(57)【要約】      （修正有）【課題】検出または検査されるべき物体が位置する可能性のある二次元視野のデジタル画像を取得し、画像の分析と物体の状態の決定と記録を行う、物体の自動光電子検出および検査のための方法および装置を提供する。【解決手段】決定は、物体が視野に位置する複数の画像から得られる証拠に基づき、一般に複数の視点に対応して行われる。物体が視野に位置する証拠は、検出のために使われ、物体が適切な検査基準を満たす証拠は検査のために使われる。複数の視点が継続動作中の物体に対し得られるように高速で画像を取得し解析するための方法および装置が開示される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の検査のための方法であって、
２次元の視野に対して相対的に物体を継続的に移動するステップであって、前記物体は一連の可視特性を含み、さらに、前記一連の可視特性は少なくとも１つの可視特性を含むステップと、
複数のフレームを取得するステップであって、前記複数のフレームの各フレームは、前記一連の可視特性のすべての可視特性が、前記複数のフレームの各フレームの前記視野に位置するように、および、前記複数のフレームが、前記視野の前記一連の可視特性の複数の場所を含むように、前記視野の画像を含むステップと、
前記複数のフレームの第一の分析に応じて、前記物体の前記ステータスに関する情報を含む結果を決定するステップと、
前記結果を報告するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第一の分析は、前記複数のフレームにそれぞれ対応する複数の物体合格スコアを計算することを含み、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアは、前記物体が少なくとも１つの検査条件を満足したことを示す証拠を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアは、前記フレームの少なくとも１つの関心領域の第二の分析に応じて計算される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二の分析は、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアについて、
少なくとも１つの関心領域に対してそれぞれ対応する一連の測定値を計算するステップであって、前記一連の測定値の各測定値は、前記物体の前記一連の可視特性の１つの特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に対応して、前記物体合格スコアを計算するステップと、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記物体合格スコアを計算する前記ステップは、
前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、
前記物体の合格スコアを生成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップと、
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記一連の論理値の各論理値は、ファジー論理値である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第一の分析は、さらに、前記複数のフレームの各フレームに対し、前記一連の目にみえる特徴のすべての可視特性は前記フレームのための前記視野に位置することを示す証拠を含む、物体検出加重を決定するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記第一の分析は、対応する物体検出加重により加重される前記物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の分析は、前記物体検出加重の対応するパーセンタイルにより加重される前記物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記移動するステップは、前記物体を前記複数のフレームの連続フレーム間で前記視野の４分の１以下移動することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記移動するステップは、前記物体を連続フレームの間で前記視野の５パーセント以下移動することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のフレームの取得と、前記フレームの第一の分析は、毎秒２００フレーム以上の速度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記結果を報告するステップは、出力パルスを生成するステップと、拒否作動装置に前記出力パルスの信号を送るステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記結果を報告するステップは、固定基準点を横切る前記物体との同期して出力パルスを生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記一連の可視特性が前記視野にあるときを示すトリガ信号を生成するステップと、
前記トリガ信号に応じて前記取得を開始するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記結果を報告するステップは、前記トリガ信号と同期して出力パルスを生成することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
物体の検査のための方法であって、
複数のフレームを取得するステップであって、前記複数のフレームの各フレームは、２次元視野の画像を含むステップと、
前記複数のフレームの第一の分析に応じて、複数の物体検出加重を決定するステップであって、前記複数の物体検出加重の書く物体検出加重は、対応するフレームの視野にあることを示す証拠を含み、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は、前記複数のフレームの各フレームにそれぞれに対応するステップと、
前記複数のフレームから複数のアクティブフレームを選択するステップであって、前記複数のアクティブフレームの各フレームに対する各物体検出加重は、物体が視野にあることを示す十分な証拠を示すステップと、
前記複数のアクティブフレームの第二の分析に応じて、前記複数のアクティブフレームの各フレームにそれぞれ対応する複数の物体合格スコアを計算するステップであって、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアは、前記物体が少なくとも１つの検査条件を満足させるという証拠を含むステップと、
前記複数の物体合格スコアに応じて、前記物体が前記少なくとも１つの検査条件を満足させるかどうかに関する情報を含む結果を決定するステップと、
前記結果を報告するステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記物体検出加重を決定する前記ステップは、前記フレームにおける少なくとも１つの関心領域の第三の分析に応じて、各物体検出加重を決定することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第三の分析は、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重について、
前記少なくとも１つの関心領域にそれぞれ対応する一連の測定値を決定するステップであって、前記一連の測定値の各測定値は、前記物体の目にみえる特徴の特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に対応して、前記物体検出加重を計算するステップと、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第三の分析は、
前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、
前記物体検出加重を生成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップと、
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記一連の論理値の各論理値はファジー論理値である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアは、前記フレームにおける少なくとも１つの関心領域の第三の分析に応じて決定される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記第三の分析は、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアについて、
前記少なくとも１つの関心領域にそれぞれ対応する一連の測定値を計算するステップであって、前記一連の測定値の各測定値は、前記物体の可視特性の特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に対応して、前記物体合格スコアを計算するステップと、
を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第三の分析は、
前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、
前記物体合格スコアを生成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップと、
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記一連の論理値の各論理値はファジー論理値である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数のアクティブフレームにそれぞれ対応する前記複数の物体検出加重から複数のアクティブ物体検出加重を選択するステップをさらに含み、
前記結果を決定する前記ステップはさらに、前記複数のアクティブ物体検出加重にさらに応じる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記第二の分析は、前記対応するアクティブ物体検出加重により加重される前記物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第二の分析は、前記アクティブ物体検出加重のパーセンタイルにより加重される物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数のフレームが取得されて、前記第一と第二の分析が毎秒２００フレーム以上の速度で実施される、請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
前記結果を報告するステップは、出力パルスを生成することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
前記結果を報告するステップは、前記出力パルスで拒否作動装置に信号を送ることをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記結果を報告する前記ステップは、固定基準点を横切る前記物体と同期して前記出力パルスを生成することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
物体を検出するための方法であって、
複数のフレームを取得するステップであって、前記複数のフレームの各フレームは２次元視野の画像を含むステップと、
前記複数のフレームの第一の分析に応じて、複数の物体検出加重を決定するステップであって、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は、前記物体が前記対応するフレームの前記視野にあることを示す証拠を含み、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は前記複数のフレームの各フレームにそれぞれ対応するステップと、
前記複数の物体検出加重から複数のアクティブ物体検出加重を選択するステップであって、このような各アクティブ物体検出加重は前記物体が前記対応するフレームの前記視野にあることを示す十分な証拠を示唆するようなステップと、
前記複数のアクティブ物体検出加重の第二の分析に応じて結果を決定するステップであって、前記結果は前記物体が検出されたかどうかに関する情報を含むステップと、
前記結果を報告するステップと、
を含む方法。
【請求項３４】
前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は、前記フレームの少なくとも１つの関心領域の第三の分析に応じて決定される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第三の分析は、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重について、
少なくとも１つの関心領域にそれぞれ対応して一連の測定値を計算するステップにおいて、前記一連の測定値の各測定値は前記物体の可視特性の特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に応じて、前記物体検出加重を計算するステップと、
を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記物体検出加重の計算は、
前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、
前記物体検出加重を作成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップと、
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記一連の論理値の各論理値はファジー論理値である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記複数のアクティブ物体検出加重を選択するステップは、連続物体検出加重の決定済み数字がアクティブ物体検出加重になるように選択されていないときに終了する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記複数のフレームが取得されて、前記第一と第二の分析が毎秒２００フレーム以上の速度で実施される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記結果を報告するステップは、前記物体が検出される場合にのみ、出力パルスの生成を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
前記結果を報告する前記ステップは、前記出力パルスを固定基準点を横切っている前記物体と同期して生成することをさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
物体の検査のためのシステムであって、
前記物体を２次元視野に対して相対的に連続して移動させるコンベヤであって、前記物体は一連の可視特性を含み、前記一連の可視特性は少なくとも１つの可視特性を含むコンベヤと、
複数のフレームを取得する画像取得装置であって、前記複数のフレームの各フレームは前記視野の画像を含み、前記一連の可視特性のすべての可視特性は前記複数のフレームの各フレームのための前記視野にあり、前記複数のフレームは前記視野において前記一連の可視特性の複数の場所を含むような画像取得装置と、
前記複数のフレームの第一の分析に応じて、前記物体の状態に関する情報を含む結果を決定する分析装置と、
前記結果を報告する出力信号発信装置と、
を含むシステム。
【請求項４３】
前記第一の分析は前記複数のフレームにそれぞれ対応する複数の物体合格スコアを計算するステップを含み、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアは前記物体が少なくとも１つの検査条件を満たすことを示す証拠を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアは、前記フレームの少なくとも１つの関心領域の２番目の分析に応じて計算される、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記第二の分析は、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアについて、
前記少なくとも１つの関心領域にそれぞれ対応する一連の測定値を計算するステップであって、前記一連の測定値の各測定値は前記物体の前記一連の目にみえる特徴のうちの１つの特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に応じて、前記物体合格スコアを計算するステップと
を含む、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記物体合格スコアの計算は、前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、前記物体合格スコアを作成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップとを含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記一連の論理値の各論理値はファジー論理値である、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記第一の分析は、前記複数のフレームの各フレームのために、前記一連の可視特性のすべての可視特性は前記フレームのための前記視野にあることを示す証拠を含む物体検出加重を決定するステップをさらに含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４９】
前記第一の分析は、前記対応する物体検出加重により加重される前記物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記第一の分析は、前記物体検出加重の前記対応するパーセンタイルにより加重される前記物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５１】
前記コンベヤは、前記複数のフレームの連続するフレームの間で、前記視野の４分の１未満物体を移動させる、請求項４２に記載のシステム。
【請求項５２】
前記コンベヤは、連続するフレームの間で、前記視野の５パーセント未満物体を移動させる、請求項４２に記載のシステム。
【請求項５３】
前記画像取得装置と前記分析装置は、毎秒２００フレーム未満の速度で動作する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記画像取得装置は約４０，０００ピクセル未満の配列を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項５５】
拒否作動装置をさらに含み、
前記出力信号発信装置は、前記拒否作動装置に発信する出力パルスを生成することにより前記結果を報告する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項５６】
前記出力信号発信装置は、固定基準点を横切る前記物体と同期して出力パルスを生成する、請求項５５に記載のシステム。
【請求項５７】
前記一連の可視特性が前記視野にある時間を示すトリガ信号をさらに含み、
前記画像取得装置は、前記トリガ信号に応じて前記複数のフレームを取得する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項５８】
前記出力信号発信装置は前記トリガ信号と同期して出力パルスを生成する、請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
物体の検査のためのシステムであって、
複数のフレームを取得する画像取得装置であって、前記複数のフレームの各フレームは２次元視野の画像を含む画像取得装置と、
分析装置であって、前記複数のフレームの第一の分析に応じて、複数の物体検出加重を決定し、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は前記物体が前記対応するフレームの前記視野にあることを示す証拠を含み、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は前記複数のフレームの各フレームにそれぞれ対応し、前記複数のフレームから複数のアクティブフレームを選択し、前記複数のアクティブフレームの各フレームのための各物体検出加重は前記物体が前記視野にあったことを示す十分な証拠を示唆し、前記複数のアクティブフレームの第二の分析に対応して、前記複数のアクティブフレームの各フレームにそれぞれ対応する複数の物体合格スコアを計算し、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアは前記物体が少なくとも１つの検査条件を満たすことを示す証拠を含み、前記複数の物体合格スコアに応じて、前記物体が前記少なくとも１つの検査条件を満たすかどうかに関する情報を含む結果を決定する分析装置と、
前記結果を報告する出力信号発信装置と、
を含むシステム。
【請求項６０】
前記分析装置は、前記フレームの少なくとも１つの関心領域の第三の分析に応じて、各物体検出加重を決定する、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６１】
前記第三の分析は、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重について、
前記少なくとも１つの関心領域にそれぞれ対応する一連の測定値を計算するステップであって、前記一連の測定値の各測定値は前記物体の可視特性の特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に応じて、前記物体の検出加重を計算するステップと、
を含む、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
前記第三の分析は、
前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、
前記物体検出加重を作成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップと
をさらに含む、請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記一連の論理値の各論理値はファジー論理値である、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記分析装置は、前記フレームの少なくとも１つの関心領域の第三の分析に応じて、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアを計算する、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６５】
前記第三の分析は、前記複数の物体合格スコアの各物体合格スコアについて、
前記少なくとも１つの関心領域それぞれに対応する一連の測定値を計算するステップであって、前記一連の測定値の各測定値は前記物体の可視特性の特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に応じて、前記物体合格スコアを計算するステップと、
を含む、請求項６４に記載のシステム。
【請求項６６】
前記第三の分析は、
前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、
前記物体合格スコアを作成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップと
をさらに含む、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記一連の論理値の各論理値はファジー論理値である、請求項６６に記載のシステム。
【請求項６８】
前記分析装置は、さらに、前記複数のアクティブフレームにそれぞれ対応する前記物体の検出加重から複数のアクティブ物体検出加重を選択し、
前記分析装置は、さらに、前記複数のアクティブ物体検出加重に応じて、前記結果を決定する、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６９】
前記第二の分析は、前記対応するアクティブ物体検出加重により加重された前記物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
前記第二の分析は、前記アクティブ物体検出加重の前記パーセンタイルにより加重された前記物体合格スコアの加重平均を計算するステップをさらに含む、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７１】
前記画像取得装置と前記分析装置が、毎秒２００フレーム以上の速度で動作する、請求項５９に記載のシステム。
【請求項７２】
前記画像取得装置が約４０，０００ピクセル未満の配列を含む、請求項５９に記載のシステム。
【請求項７３】
前記出力信号発信装置は、出力パルスを生成することにより前記結果を報告する、請求項５９に記載のシステム。
【請求項７４】
拒否作動装置をさらに含み、前記出力パルスは前記拒否作動装置に信号を発信する、請求項７３に記載のシステム。
【請求項７５】
前記出力信号発信装置は、固定基準点を横切る前記物体と同期して出力パルスを生成する、請求項７３に記載のシステム。
【請求項７６】
物体検出のシステムであって、
複数のフレームを取得する画像取得装置であって、前記複数のフレームの各フレームは二次元視野の画像を含む画像取得装置と、
分析装置であって、前記複数のフレームの第一の分析に応じて、複数の物体検出加重を決定し、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は前記物体が前記対応するフレームの前記視野にあることを示す証拠を含み、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重は前記複数のフレームの各フレームにそれぞれ対応し、前記複数の物体検出加重から複数のアクテイブ物体検出加重を選択し、このような各アクティブ物体検出加重は、前記物体が前記視野にあったことを示す十分な証拠を示唆し、前記複数のアクティブ物体検出加重の第二の分析に対応する結果を決定し、前記結果は前記物体が検出されたかどうかに関する情報を含む分析装置と、
前記結果を報告する出力信号発信装置と、
を含むシステム。
【請求項７７】
前記分析装置は、前記フレームの少なくとも１つの関心領域の第三の分析に応じて、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重を決定する、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
前記第三の分析は、前記複数の物体検出加重の各物体検出加重について、
前記すくなくとも１つの関心領域それぞれに対応する一連の測定値を計算するステップであって、前記一連の測定値の各測定値は前記物体の可視特性の特性に対応するステップと、
前記一連の測定値に応じて前記物体検出加重を計算するステップと、
を含む、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記物体検出加重の計算は、
前記一連の測定値を対応する一連の論理値に変換するステップと、
前記物体検出加重を作成するために前記一連の論理値を組み合わせるステップとを含む、請求項７８に記載のシステム。
【請求項８０】
前記一連の論理値の各論理値はファジー論理値である、請求項７９に記載のシステム。
【請求項８１】
前記分析装置は、連続する物体検出加重の決定済み数がアクティブ検出加重となるように選択されていないときに前記結果を決定する、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８２】
前記画像取得装置と前記分析装置は毎秒２００フレーム以上の速度で動作する、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８３】
前記画像取得装置は約４０，０００ピクセル未満の配列を含む、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８４】
前記出力信号発信装置は、前記物体が検出される場合にのみ、出力パルスを生成することにより、前記結果を報告する、請求項７６に記載のシステム。
【請求項８５】
前記出力信号発信装置は、固定基準点を交差する前記物体と同期して前記出力パルスを再生する、請求項８４に記載のシステム。
【請求項８６】
物体を検出し、前記物体の特徴を決定するための方法であって、
複数のフレームを取得するステップであって、前記複数のフレームの各フレームは２次元の視野の画像を含むステップと、
前記複数のフレームの第一の分析に応じて、前記複数のフレームから複数のアクティブフレームを選択するステップであって、前記第一の分析は前記物体が前記複数のアクティブフレームの各フレームのための前記視野にあることを示す十分な証拠を示唆するようなステップと、
前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得時間を取得するステップであって、前記複数の取得時間の各取得時間は前記対応するアクティブフレームが取得された時間に対応するステップと、
前記複数のアクティブフレームの第二の分析に対応して、複数の位置の値を計算するステップであって、前記複数の場所の値の各場所の値は前記第二の分析により計算されたように、関連づけられたアクティブフレームの前記視野の前記物体の位置に対応するステップと、
前記複数の場所の値と前記複数の取得時間を使用して、前記物体の前記特徴を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項８７】
前記特徴は、前記物体が固定された記録点にあったときを示す記録時間を含み、さらに、遅れ間隔により記録時間に従う報告時間で信号を作成するステップと、前記信号の前記報告時間を使用して前記物体の位置を示すステップとを含む、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記記録時間を決定するステップは少なくとも３つの取得時間で直線を最適化して、位置の値に対応するステップをさらに含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
ＦＩＦＯ（先入れ先出し）バッファを使用して、前記報告時間に前記信号を生成するために必要な情報を保持するステップをさらに含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記物体を実質的に一定速度で前記二次元視野に対して相対的に移動させるステップをさらに含み、
前記物体の前記場所は、前記報告時間に、前記一定速度と前記遅れ間隔により決定される距離により、記録点から分離されるダウンストリーム位置である、
請求項８７に記載の方法。
【請求項９１】
前記ダウンストリームの位置が前記物体の望ましい場所に対応するように、前記遅れ間隔を調節するステップをさらに含む、請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
前記望ましい場所は作動装置の場所に対応する、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記複数のアクティブフレームの再三の分析に応じて、前記物体が検査条件を満足すかどうかを決定するステップをさらに含み、
信号の生成は、前記第三の分析が、前記物体が前記検査条件を満たさない場合にのみ前記信号を生成することをさらに含み、
前記作動装置は拒否作動装置であり、
前記拒否作動装置を制御するために前記信号を使用することをさらに含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記特徴は、物体速度をさらに含み、前記物体速度は前記一定速度の測定値であり、
前記遅れ間隔を調節するステップは、前記物体速度に対応する、
請求項９１に記載の方法。
【請求項９５】
前記物体を実質的に一定速度で前記二次元の視野に対して相対的に移動するステップをさらに含み、
前記特徴は、物体速度を含み、前記物体速度は前記一定速度の測定値である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９６】
前記特徴は物体距離をさらに含み、前記物体を決定するために前記物体速度を使用することをさらに含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記特徴は、ピクセルサイズキャリブレーションをさらに含み、前記ピクセルサイズキャリブレーションを決定するために前記物体速度を使用することをさらに含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項９８】
前記物体を実質的に一定速度で前記二次元視野に対して相対的に移動させるステップをさらに含み、
前記特徴は、前記視野における複数の分離場所に対応する複数の物体速度と、空間における物体の回転を含む方法であって、前記方法は、前記物体を回転するために前記複数の物体速度を使用することをさらに含む、請求項８６に記載の方法。
【請求項９９】
物体の検出、および、前記物体の特徴を決定するための方法であって、
前記物体を運搬するために、二次元の視野に対して相対的に運動するコンベヤを使用するステップと、
前記コンベヤの相対的場所を示す対応するエンコーダカウントを望ましい時間に取得できる、前記コンベヤの前記運動に応じて、エンコードする信号を入力するステップと、
複数のフレームを取得するステップであって、前記複数のフレームの各フレームは前記二次元視野の画像を含むステップと、
前記複数のフレームの第一の分析に応じて、前記複数のフレームから複数のアクティブフレームを選択するステップであって、前記第一の分析は前記物体が前記複数のアクティブフレームの各フレームの前記視野にあることを示す十分な証拠を示唆するステップと、
前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得カウントを取得するステップであって、前記複数の取得カウントの各取得カウントは前記対応するアクティブフレームが取得されたときに対応する前記エンコーダカウントに応じるステップと、
前記複数のアクティブフレームの第二の分析に応じて、複数の位置の値を計算するステップであって、前記複数の位置の値の各位置の値は、前記第二の分析により計算されるように、関連づけられたアクティブフレームの視野における前記物体の位置に応じるステップと、
前記複数の場所の値と前記複数の取得カウントを使用して、前記物体の前記特徴を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１００】
前記特徴は、前記物体が固定された記録点にあったときに対応するエンコーダカウントを示す記録カウントを含み、
前記対応するエンコーダカウントが前記記録カウントと遅れのカウントだけ異なる場合に発生する報告時間で信号を生成するステップと、
前記物体の場所を示すために前記信号の前記報告時間を使用するステップと、をさらに含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記記録カウントを決定するステップは、少なくとも３つの取得カウントと対応する位置の場所値に直線を最適化することを含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記報告時間に前記信号を生成するために必要な情報を保持するためにＦＩＦＯバッファを使用することをさらに含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】
前記物体の前記場所は、前記報告時間で、前記遅れのカウントにより決定される距離だけ前記記録点から離れたダウンストリーム位置である、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０４】
前記ダウンストリームの位置が前記物体の望ましい場所に対応するように、前記遅れのカウントを調整するステップをさらに含む、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０５】
前記望ましい場所は作動装置の場所に対応する、請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
前記複数のアクティブフレームの第三の分析に応じて、前記物体が検査条件を満たしているかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記信号を生成するステップは、前記第三の分析が前記物体は前記検査条件を満たしていないと判定する場合にのみ、前記信号を生成するステップをさらに含み、
前記作動装置は拒否作動装置であり、
前記拒否作動装置を制御するために前記信号を使用するステップをさらに含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記特徴はピクセルサイズキャリブレーションを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０８】
前記特徴は、物体距離をさらに含み、前記物体距離を決定するために前記ピクセルサイズキャリブレーションを使用することをさらに含む、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記特徴は、前記視野の複数の分離された場所に対応する複数のピクセルサイズキャリブレーションと、空間の物体回転とを含み、
前記物体回転を決定するために前記複数のピクセルサイズキャリブレーションを使用するステップをさらに含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１１０】
物体を検出し、前記物体の特徴を決定するためのシステムであって、
複数のフレームを取得する画像取得装置であって、前記複数のフレームの各フレームは二次元視野の画像を含む画像取得装置と、
分析装置であって、前記複数のフレームの第一の分析に応じて、前記複数のフレームから複数のアクティブフレームを選択し、第一の分析は前記物体が、前記複数のアクティブフレームの各フレームの前記視野にあることを示す十分な証拠を示唆し、前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得時間を取得し、前記複数の取得時間の各取得時間は前記対応するアクティブフレームが取得された時間に対応し、前記複数のアクティブフレームの第二の分析に応じて、複数の位置の値を計算し、前記複数の位置の値の各位置の値は前記第二の分析により計算されるように、関連づけられたアクティブフレームの前記視野の前記物体の位置に対応し、前記複数の場所の値と前記複数の取得時間を使用して、前記物体の特徴を決定する分析装置と
を含むシステム。
【請求項１１１】
前記特徴は、前記物体が固定された記録点にあったときを示す記録時間を含み、
遅れの間隔だけ前記記録時間に遅れる報告時間で信号を生成することにより、前記物体の場所を示す出力信号発信装置をさらに含む、請求項１１０に記載のシステム。
【請求項１１２】
前記分析装置は、少なくとも３つの取得時間と対応する場所の値に直線を最適化することにより、前記記録時間を決定する、請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１３】
前記信号を前記報告時間に生成するための出力信号発信装置により必要な情報を保持するＦＩＦＯバッファをさらに含む、請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１４】
前記物体を実質的に一定速度で前記二次元の視野に相対的に前記物体を運搬するコンベヤをさらに含み、
前記報告時間の前記物体の前記場所は、前記一定速度と前記遅れ間隔により決定される距離だけ、前記記録点から離れたダウンストリームの位置である、請求項１１１に記載のシステム。
【請求項１１５】
前記ダウンストリームの位置が前記物体の望ましい場所に対応するように、前記遅れの間隔を調節する制御装置をさらに含む、請求項１１４に記載のシステム。
【請求項１１６】
前記物体から作動する場所を持つ作動装置をさらに含み、
前記望ましい位置は前記作動装置の前記場所に対応する、請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１１７】
前記分析装置は、前記複数のアクティブフレームの第三の分析に応じて、前記物体が検査条件を満たすかどうかを判定し、
前記出力信号発信装置は、前記分析装置が前記物体は前記検査条件を満たさないと判断する場合にのみ、前記信号を生成し、
前記作動装置は拒否作動装置であり、
前記信号は前記拒否作動装置を制御するために使用される、請求項１１６に記載のシステム。
【請求項１１８】
前記特徴は、物体速度をさらに含み、前記物体速度は一定速度の測定値であり、
前記制御装置は前記物体速度に応じて前記遅れの間隔を調節する、請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１１９】
前記物体を前記二次元の視野に対して相対的に実質的に一定速度で移動させるコンベヤをさらに含み、
前記特徴は物体速度を含み、前記物体速度は前記一定速度の測定値である、請求項１１０に記載のシステム。
【請求項１２０】
前記特徴は物体距離をさらに含み、
前記分析装置は前記物体速度に応じて前記物体距離を決定する、請求項１１９に記載のシステム。
【請求項１２１】
前記特徴は、ピクセルサイズキャリブレーションをさらに含み、
前記分析装置が、前記物体速度に応じて、前記ピクセルサイズキャリブレーションを決定する、請求項１１９に記載のシステム。
【請求項１２２】
前記物体を前記二次元視野に対して相対的に実質的に一定速度で運搬するコンベヤをさらに含み、
前記特徴は、前記視野の複数の離れた場所に対応する複数の物体速度と、空間の物体回転とを含み、
前記分析装置は、前記複数の物体速度に応じて、前記物体回転を決定する、請求項１１ ０に記載のシステム。
【請求項１２３】
物体を検出し、前記物体の特徴を決定するためのシステムであって、
前記物体を運搬する、２次元の視野に相対的な運動をしているコンベヤと、
前記コンベヤの運動に応じて、前記コンベヤの相対的位置を示している対応するエンコーダカウントを望ましい時間に取得できる、エンコードしている信号を受信する入力装置と、
複数のフレームを取得する画像取得装置であって、前記複数のフレームは前記２次元視野の画像を含む画像取得装置と、
分析装置であって、前記複数のフレームの第一の分析に応じて、前記複数のフレームから複数のアクティブフレームを選択し、前記第一の分析は、前記物体が前記複数のアクティブフレームの各フレームで前記視野にあることを示す十分な証拠を示唆し、前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得カウントを取得し、前記複数の取得カウントの各取得カウントは、前記対応するアクティブフレームが取得された時間に対応する前記エンコーダカウントに対応し、前記複数のアクティブフレームの第二の分析に応じて、複数の場所の値を計算し、前記複数の場所の値の各場所の値は、前記第二の分析により計算されるように、関連づけられたアクティブフレームの前記視野の前記物体の位置に対応し、前記複数の場所の値と前記複数の取得カウントを使用して、前記物体の前記特徴を決定する、分析装置と
を含むシステム。
【請求項１２４】
前記特徴は、前記物体が固定記録点にあったときに対応する前記エンコーダカウントを示す記録カウントを含み、
前記対応するエンコーダカウントが遅れのカウントにより前記記録カウントとはことなるときに発生する報告時間に、信号を生成することにより、前記物体の場所を示す出力信号発信装置をさらに含む、請求項１２３に記載のシステム。
【請求項１２５】
前記分析装置は、少なくとも３つの取得カウントと対応する場所の値に直線を最適化することにより、記録カウントを決定する、請求項１２４に記載のシステム。
【請求項１２６】
前記報告時間で前記信号を生成するための出力信号発信装置により必要な情報を保持するＦＩＦＯバッファをさらに含む、請求項１２４のシステム。
【請求項１２７】
前記物体の前記場所は、前記報告時間で、前記遅れのカウントにより決定される距離だけ、前記記録点から離れたダウンストリームの位置である、請求項１２４に記載のシステム。
【請求項１２８】
前記ダウンストリームの位置が前記物体の望ましい場所に対応するように、前記遅れのカウントを調整する制御装置をさらに含む、請求項１２７に記載のシステム。
【請求項１２９】
前記物体上に作動する場所を持つ作動装置をさらに含み、
前記望ましい場所は前記作動装置の前記場所に対応する、請求項１２８に記載のシステム。
【請求項１３０】
前記分析装置は、前記複数のアクティブフレームの第三の分析に応じて、前記物体が検査条件を満たすかどうかを判定し、
前記出力信号発信装置は、前記分析装置が前記物体が前記検査条件を満たさないと判定する場合にのみ、前記信号を生成し、
前記作動装置は拒否作動装置であり、
前記拒否作動装置を制御するために前記信号が使用される、請求項１２９に記載のシステム。
【請求項１３１】
前記特徴はピクセルサイズキャリブレーションを含む、請求項１２３に記載のシステム。
【請求項１３２】
前記特徴は物体距離をさらに含み、
前記分析装置は、前記ピクセルサイズキャリブレーションに応じて、前記物体距離を決定する、請求項１３１に記載のシステム。
【請求項１３３】
前記特徴は、前記視野の複数の離れた場所に対応する複数のピクセルサイズキャリブレーションと、
空間の物体回転とを含み、
前記分析装置は、前記複数のピクセルサイズキャリブレーションに応じて、前記物体回転を決定する、請求項１２３に記載のシステム。
【請求項１３４】
複数の物体を探知するための方法であって、
前記複数の物体の各物体が、固定記録点を通過するように、前記物体を移動させるステップと、
前記複数の物体の各物体のために、前記物体が前記固定記録点を通過するときを示す対応する記録時間を決定するステップであって、前記対応する記録時間の決定は、対応する決定の遅れにより前記対応する記録時間から異なる対応する決定点で発生し、前記複数の物体に対応する前記決定の遅れは可変であり、前記複数の物体の各物体のために、遅れの間隔により前記対応する記録時間に従う対応する報告時間で対応する信号を生成するステップと、
前記複数の物体の各物体に、前記物体の場所を示すために前記対応する信号の前記対応する報告時間を使用するステップと、
を含む方法。
【請求項１３５】
各対応する報告時間で各対応する信号を生成するために必要な情報を保持するためにＦＩＦＯバッファを使用するステップをさらに含む、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記複数の物体の各物体を移動させるステップは、前記物体を実質的に一定速度で移動させるステップをさらに含み、
前記物体の前記場所は、前記対応する報告時間で、前記一定速度と前記遅れの間隔により決定される距離だけ、前記記録点から離れたダウンストリームの位置である、
請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３７】
前記ダウンストリームの位置は前記物体の望ましい場所に対応するように、前記遅れの間隔を調節するステップをさらに含む、請求項１３６に記載の方法。
【請求項１３８】
前記望ましい場所は作動装置の場所に対応する、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１３９】
複数の物体を探知するための方法であって、
前記複数の物体の各物体を運搬するために、前記物体が固定記録点を通過するように、前記固定記録点に対して相対的な運動を持つコンベヤを使用するステップと、
前記コンベヤの前記運動に応じて、前記コンベヤの相対的場所を示す対応するエンコーダカウントを望む時間で取得できる、エンコード信号を入力するステップと、
前記複数の物体の各物体のために、前記物体が前記固定記録点を通過するときに対応するエンコーダカウントを示す対応する記録カウントを決定するステップであって、前記対応する記録カウントの決定は、対応する決定の遅れにより、前記物体が前記固定記録点を通過するときから異なる対応する決定点で発生し、前記複数の物体に対応する前記決定の遅れは可変であるステップと、
前記複数の物体の各物体について、前記対応するエンコーダカウントが遅れカウントにより前記記録カウントから異なるときに発生する対応する方向時間で、対応する信号を生成するステップと、
前記複数の物体の各物体について、前記物体の場所を示すために前記対応する信号の前記対応する報告時間を使用するステップと、
を含む方法。
【請求項１４０】
各対応する報告時間で、各対応する信号を生成するために必要な情報を保持するためにＦＩＦＯバッファを使用するステップをさらに含む、請求項１３９に記載の方法。
【請求項１４１】
前記物体の前記場所は、対応する報告時間で、前記遅れのカウントにより決定される距離だけ、記録点から離れたダウンストリームの位置である、請求項１３９に記載の方法。
【請求項１４２】
前記ダウンストリームの位置が前記物体の望ましい場所に対応するように、前記遅れのカウントを調整するステップをさらに含む、請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４３】
前記望ましい場所は作動装置の場所に対応する、請求項１４２に記載のシステム。
【請求項１４４】
複数の物体を探知するためのシステムであって、
前記複数の物体の各物体が、固定記録点を通過するように、運搬するコンベヤと、
前記複数の物体の各物体について、前記物体が前記記録点を通過するときを示す対応する記録時間を決定する分析装置であって、前記対応する記録時間は、対応する決定の遅れにより、前記対応する記録時間から異なる対応する決定点で決定され、前記複数の物体に対応する前記決定の遅れは可変である、分析装置と、
前記複数の物体の各物体のために、遅れ間隔により前記対応する記録時間に従う対応する報告時間で、対応する信号を生成することにより、前記物体の場所を示す出力信号発信装置と、
を含むシステム。
【請求項１４５】
各対応する報告時間で、各対応する信号を生成するための出力信号発信装置により必要な情報を保持するＦＩＦＯバッファをさらに含む、請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１４６】
前記コンベヤは、前記複数の物体の各物体を実質的に一定速度で運搬し、
前記物体の前記場所は、前記対応する報告時間で、前記一定速度と前記遅れの間隔により決定される距離だけ、前記記録点から離れているダウンストリーム位置である、請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１４７】
前記ダウンストリームの位置が前記物体の望ましい場所に対応するように、前記遅れの間隔を調整する制御装置をさらに含む、請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１４８】
各物体上で作動する位置を持つ作動装置をさらに含み、
前記望ましい場所は前記作動装置の前記場所に対応する、請求項１４７に記載のシステム。
【請求項１４９】
複数の物体を探知するためのシステムであって、
前記複数の物体の各物体を運搬する、固定記録点に相対的な運動を持つコンベヤであって、前記物体が前記固定記録点を通過するようなコンベヤと、
前記コンベヤの前記運動に応じて、エンコード信号を受信する入力装置であって、前記コンベヤの相対的位置を示す対応するエンコーダカウントを望ましい時間で取得できる入力装置と、
前記複数の物体の各物体について、前記物体が前記固定記録点を通過するときに対応するエンコーダカウントを示す対応する記録カウントを決定する分析装置において、前記対応する記録カウントは、前記物体が前記固定記録点を通過するときから対応する決定の遅れにより異なる対応する決定点で発生することを決定し、前記複数の物体に対応する前記決定の遅れは可変である、分析装置と、
前記複数の物体の各物体のために、前記対応するエンコーダカウントが遅れのカウントにより前記記録化ウンとから異なる場合に発生する、対応する報告時間で対応する信号を生成することにより、前記物体の場所を示す出力信号発信装置と、
を含むシステム。
【請求項１５０】
各対応する報告時間に各対応する信号を生成するための出力信号発信装置により必要な情報を保持するＦＩＦＯバッファをさらに含む、請求項１４９に記載のシステム。
【請求項１５１】
前記物体の前記場所は、前記対応する報告時間に、前記遅れのカウントにより決定される距離だけ、前記記録点から離れたダウンストリーム位置である、請求項１４９に記載のシステム。
【請求項１５２】
前記ダウンストリームの位置が前記物体の望ましい場所に対応するように、遅れのカウントを調節する制御装置をさらに含む、請求項１５１に記載のシステム。
【請求項１５３】
各物体で動作する場所を持つ作動装置をさらに含み、
前記望ましい場所は前記作動装置の前記場所に対応する、請求項１５２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[発明の属する技術分野]
本発明は、生産ライン上で製造されている物体の自動検出および検査に関するものであって、より具体的には、工業用マシンビジョンおよび自動画像解析に関する。
【背景技術】
【０００２】
[関連技術の説明]
工業生産は、製造されている物体の自動検出に依存している。数十年間にわたり広く用いられてきた自動検出の形式の１つは、通常赤外線もしくは可視光線、光電センサー、および何らかの形式の電子的な判断を行う、電磁エネルギーを用いた光電子技術に基づいている。
【０００３】
自動光電子検査の既知の形は、光検出器の処理を利用する。典型的な光検出器は、物体の表面上の点により反射された、または物体が通過する可能性のある進路に沿って発信された光の強度に反応する光源と光電センサーを持つ。ユーザーにより調整可能な感度閾値は、それよりも大きく（あるいは小さく）光検出器の出力信号が励起されるような、光の強度を定義するものである。
【０００４】
しばしばゲートと称する光検出器は、検査される物体の存在を検出するのに使われる。他の光検出器は、物体上の適切な点で反射される光を感知するようにゲートと相対的に配置される。感度閾値の適切な調整により、これらの他の光検出器は、ラベルや穴等の、物体の確かな特徴が存在するかどうかを検出することができる。物体の状態（たとえば、合格または不合格）の決定は、物体がゲートにより検出された時に、これらの他の光検出器の出力信号を使い行われる。この決定は、典型的にはプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）または他の適切な電子機器により行われる。
【０００５】
光検出器を用いた自動検査には、さまざまな利点がある。光検出器は、安価で、設定しやすく、非常に高速（ＰＬＣは決定により長い時間を必要とするが、出力は物体の検出から数百マイクロ秒以内で応答する）で操作される。
【０００６】
しかし、光検出器を用いた自動検査には、以下のようなさまざまな欠点もある。  
【０００７】
物体上の点から反射した光の強度の簡単な感知では、しばしば検査には不十分である。そのかわりに、広大なエリアから反射した光の明度のパターン分析を行うことが必要となる場合がある。たとえば、端を検出するためには、明るいところから暗い範囲までの遷移に対応するかを確かめるために、光の明度のパターンを分析することが必要となる場合がある。
【０００８】
物体上の多くの点を検査する必要がある場合、光検出器を配置するのは難しい場合がある。このような各検査点は、他の光検出器の配置で妨害されないような方法で物理的に実施する必要がある、別の光検出器の使用を必要とする。妨害は、場所の制限、光源または、他の要因からのクロストークによるかもしれない。
【０００９】
生産ラインは、通常混合製品を生産することができるが、それぞれ独自の検査要件がある。一つの製品から次の製品へのラインの切替は、光検出器を物理的に動かし、再調整する必要があるため、光検出器の配列は非常に融通の利かないものである。ラインの切替を実行する費用と、関連する人的エラーの危険性が、しばしば光検出器の低費用と簡潔さを相殺する。
【００１０】
光検出器の配列を用いるには、物体上の適切な点が感知されるように、あらかじめ定められた既知の場所に物体が存在する必要がある。この必要性は、光検出器の低費用と簡潔さを相殺する追加の費用と複雑さを加える可能性がある。
【００１１】
もう一つの既知である光電子自動検査の形式は、検査される物体が位置する二次元視野デジタル画像を取得し、次にその画像を分析して決定を行うことができる装置を使用するものである。かかる装置は通常マシンビジョンシステム、または単純にビジョンシステムと称される。画像は、二次元のアレイの感光性要素を、積分時間もしくはシャッター時間とよばれる短時間に、レンズによってアレイに集められた光に露光することで取得される。アレイは撮像装置と称し、個々の要素はピクセルと称する。各ピクセルは、シャッター時間内にそこにあたった光の強度を測定する。測定された強度の値は次にデジタル数字に変換され、視覚システム内のメモリに保存されて画像を結び、それはこの技術において既知である、検査中の物体の状態を判断する方法を用いて、コンピュータ等のデジタル処理要素によって分析される。
【００１２】
物体が視野内に持ち込まれ静止している場合と、物体が視野内で連続して動いている場合とがある。光検出器からの信号や、ＰＬＣ、コンピュータ、またはその他の自動装置からの通信といった、ビジョンシステム外の事象は、物体が視野において特定されたことをビジョンシステムに通知するために用いられ、それによって画像が取得され分析が行われる。こういった事象をトリガと称する。
【００１３】
マシンビジョンシステムは、光検出器の配列の使用に関連した欠点を回避する。それらは広大なエリアから反射した光の明度のパターン分析を行い、物体の多くの目立った特徴に容易に対応し、ソフトウェアシステム、および／または処理によって生産ラインの転換に対処し、そして不明確かつさまざまな物体の位置に対応する。
【００１４】
マシンビジョンシステムは、光検出器の配列に比べ、次のような欠点を持つ。
・しばしば光検出器の配列よりも１０倍費用がかかり、比較的高価である。
・しばしば特定の技術訓練を受けた人を必要とし、設定するのが難しい。
・典型的に、決定に何十、何百ミリ秒を必要とするので、光検出器の配列よりもさらにゆっくり操作される。さらに、決定時間は、物体により著しく、予期できないほど変わる可能性がある。
【００１５】
マシンビジョンシステムは、視覚内の一ヶ所において特定された各物体に対し一枚の画像から判断することから、限界が生じてきている（各物体は、それぞれ異なる、または予測できない位置において特定されることがあるが、１つの物体に対して判断の土台となるそうした位置は１つだけである）。この唯一の位置は、唯一の視点、唯一の照明に対する方向から得た情報を提供する。視点が１つしかないことは、しばしば不正確な判断をまねく。これに関しては長期間にわたる観察がなされており、例えば、視野内のたった１ピクセルの違いでも、不正確であった判断が正確になるという場合もある。一方、人が物体を検査するときは、より判断の信頼性を高めるために、目や光に対して物体を動かして行う。
【００１６】
いくつかの従来の視覚システムは、視野の静止物体の複数の画像を取得し、解析のために単一の画像を生成するためにそれらの画像を平均化する。平均化は、測定雑音を減らし、その結果、決定を行うことを改善するが、まだ視点と照明の方向がたった一つであり、さらなる時間を相当必要とし、物体を静止させなければならない。
【００１７】
英数字コード、バーコード、または２Ｄマトリクスコードを読み取るように設計された従来の視覚システムは、複数の画像を取得し、ある正確な読み取りを得られるか、または、すべてのバリエーションが実行されるまで、照明の方向を変える。このようなコードは、読み取りが正しければ視覚システムは確かであるという十分な冗長的情報を含み、物体は、すべてのバリエーションを実行するのに十分な時間視野内で静止しつづけるため、この方法は有効である。その方法は、一般に物体の検査では適切ではないし、物体が継続動作中である場合も、適切ではない。さらに、提供される視点はたった一つであり、正しい読み取りで結果を得られなかった画像からの情報は不要であるため、決定は単一画像のみに基づいている。
【００１８】
いくつかの従来の視覚システムは、物体が視野を通して継続動作中であるピックアンドプレースアプリケーションのロボットを誘導するのに使われる。このようなシステムは、視覚システムが少なくとも２回各物体を見る機会を持つ速度で、物体が動くように、設計されている。しかし、この設計の目的は、複数の視点からのメリットを得ることではなく、むしろ、視野における物体の数が平均よりも大きい場合など、視覚システムを一時的にゆっくりな状態にする場合に、物体をすべて見逃さないことを確実にすることである。これらのシステムは、複数の視点より与えられた潜在的な追加情報を使用しない。
【００１９】
マシンビジョンシステムには、さらにトリガ信号の使用についても限界がある。トリガ信号が必要であるために、適切な信号の送信のため光検出器の取付けと調整が必要となり、ＰＬＣもしくはコンピュータ用のソフトウェアが作成されなければならないなど、設定はさらに複雑となる。物体が連続して動いている場合にはほぼ光検出器を使用するが、その場合、生産ラインの転換には物理的にそれを移動させることが必要となる場合があり、これはビジョンシステムの長所のいくつかを相殺してしまう。さらに、光検出器は物体から反射した、もしくは進路に沿って発信された光の強度の変化だけに反応する。このような状態は、物体が視野に進入したときに信頼のおける検出を行うのに十分でない場合がある。
【００２０】
英数字コード、バーコード、または二次元（２Ｄ）のマトリクスコードを読み取るように設計された従来の視覚システムは、画像を継続して取得し、コードを読み取ることにより、トリガなしに操作できる。上記に説明された同じ理由により、このような方法は、一般に物体の検査では適切ではないし、物体が継続動作中である場合も、適切ではない。
【００２１】
連続して動いている物体に対して用いられた従来の技術によるビジョンシステムは、自己トリガと称される方法を用いることにより、トリガを使用しなくても機能することができる。これらのシステムは通常、取得された１つ以上の画像部分の、物体の状態を表す明暗の差もしくは色の違いをモニターすることによって機能する。自己トリガは、以下のようないくつかの制限があるため、実際にはほとんど使用されていない。
【００２２】
・自己トリガへのビジョンシステムの反応は、通常の生産速度で使用するにはあまりに遅い。
・物体が現れたときに検出する方法は、多くの場合十分ではない。
・ビジョンシステムは、通常はトリガの役割をする光検出器が発し、ＰＬＣまたは処理装置がビジョンシステムの判断に基づいて機能するために必要とする、特定の反復可能な生産ライン上の物体の位置と同調した有用な出力信号を提供しない。
【００２３】
マシンビジョンの制限の多くは、作動が遅すぎて動いている物体を複数の視野から取得および分析することができず、または視野内で発生している事象に反応できない、ということも原因である。ほとんどのビジョンシステムが現在の画像を分析しながら新規画像を取得することができるため、ビジョンシステムの最大作動速度は、取得時間および分析時間がどれだけかかるかによって決定される。概して、この速度の決定要素のうち最も重要なものとして、撮像装置を構成するピクセル数があげられる。
【００２４】
画像の取得にかかる時間は、主として撮像装置内のピクセル数により決定され、その理由は以下の２つである。第一に、シャッター時間は光の量と各ピクセルの感度によって決定される。一般的に、ピクセル数の増加はピクセルのサイズが小さくなることを意味するので、感度は低くなり、通常ピクセル数が増加すると、シャッター時間も長くなる。第二に、変換時間および保存時間はピクセル数に比例する。従って、ピクセル数が多いほど、取得時間がかかるということになる。
【００２５】
最低でも過去２５年間において、従来の技術であるビジョンシステムは概して３０万ピクセルを使用してきたが、最近では１００万ピクセルを使用することができるシステムも登場し、そして長年にわたり７万５千という少ないピクセルを使用してきたシステムは少なくなった。デジタルカメラと同様に、最近の風潮はピクセル数を増やし、よりよい画像解像度を得るということである。この間、コンピュータの速度が驚くほど向上し、撮像装置が真空管から半導体へ移行したが、マシンビジョンの画像取得時間は概して３０分の１秒から６０分の１秒へ、たったの二倍という向上を見せたにすぎない。速くなったコンピュータによってさらに高度な分析が可能となったが、ビジョンシステムが作動する最大速度はほとんど変化していない。
【００２６】
最近登場したＣＭＯＳ撮像装置は、変換時間と保存時間を減らし、感光性要素の小さい部分を取得する。理論上は、このような撮像装置は、とても短い取得時間に対応できるが、実際のところは、ピクセルの光の感度がフルアレイを使用した場合よりもよくないので、高速で有用な撮像装置を作る必要がある、とても短いシャッター時間を達成するのにはとても難しく、および／または高価である。
【００２７】
一つには画像取得時間の問題のせいで、毎秒６０画像よりも著しく高い割合で操作するのに適している画像解析方法は、発展していない。同様に、複数の視点の使用、トリガなしの操作、適切に同期化された出力信号の発生、さまざまな他の有用な機能は、従来の技術では十分に考慮されていない。
【００２８】
最近、焦点面アレイプロセッサと呼ばれる試験的な装置が、研究施設で開発されている。これらの装置は、一つの回路基板上でアナログ信号処理要素と感光性要素を結合し、毎秒１０，０００画像を超える割合で操作できる。しかし、アナログ信号処理要素はデジタル画像解析と比べると、能力に大幅に限りがあり、このような装置は、自動産業検査に適応できるかどうか、まだ明確ではない。
【００２９】
光検出器の配列の欠点、そして現在のマシン視覚システムの欠点と限界を考えると、産業生産における物体の検出と検査の改善のために、二次元撮像装置とデジタル画像解析を使用するシステムおよび方法が切実に必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００３０】
[発明の概要]
本発明は、検出および検査される物体が配置される可能性がある、二次元視野のデジタル画像を取得し、画像の分析と決定を行うことに基く、物体の自動光電子検出および検査のためのシステムおよび方法を提供する。これらのシステムおよび方法は、広大なエリアから反射した光の明度のパターン分析をし、物体における多くの目立った特徴を扱い、ソフトウェア手段によって生産ラインの転換に対応し、そして不明確でさまざまな物体の位置を扱う。これらは従来の技術を用いたマシンビジョンシステムに比べて安価で、設定しやすく、はるかに高速で作動する。これらのシステムと方法はさらに、動く物体に対し複数の視点を使用でき、トリガなしで作動し、正しく同調した出力信号を発信し、当業者にとっては明確な、その他の注目すべき有用な能力を提供する。
【００３１】
本発明は、主に物体が連続して動いているアプリケーションを対象とし、それらの例で特定の重要な利点を与えるが、それはまた、物体が静止しているアプリケーションでの従来の技術システム上でも有利に使うことができる。
【００３２】
本発明の特徴の１つは、視覚検出器と称し、従来の技術によるビジョンシステムよりも高速で連続した画像を取得し、分析することのできる装置である。取得して分析されるこうした連続画像を、フレームと称する。フレームを取得して分析する速度を、フレーム速度と称するが、これは動いている物体が視野（ＦＯＶ）を通過する際に、複数の連続したフレームに示すことができるほど高速である。前記の物体は連続したフレーム内のどこかを動いているため、ＦＯＶ内の複数の位置において配置され、そのために照明に対して複数の視点および位置から確認することができる。
【００３３】
本発明におけるもう１つの特徴は、動的画像解析と称する方法であり、これは物体が視野内における複数のフレームを取得、分析することによって物体を検査し、これらの各フレームから得た証拠を総合して結果を導き出すものである。この方法は、一枚のフレームに基づいて決定を行う従来の技術によるマシンビジョンシステムに優る、有意な利益をもたらす。
【００３４】
さらに、本発明におけるもう１つの特徴は、視野内で発生する可能性がある事象を検出する方法であり、これを視覚事象検出と称する。物体が視野内を通り過ぎるといった事象が発生したときに、視覚事象検出を使用すると、トリガ信号を必要とせずに物体の検出ができる。
【００３５】
本発明におけるさらなる特徴は、図面およびここに詳述される内容を検討すれば明確になるであろう。
【００３６】
物体が移動する本発明の方法および装置の一つの利点は、照明に対して複数の視点と位置から得られた証拠を考慮することにより、検査する人間が眼と光に対し物体を様々動かしてさらに信頼できる決定をするのと同じように、視覚検出器が従来の視覚システムよりも信頼できる決定をすることができることである。
【００３７】
もう一つの利点は、光検出器のような、トリガ信号なしで物体を信頼性をもって検出できることである。これは、コストを削減し、取り付けが簡単で、視覚検出器のソフトウウェアを変えることにより、手動で光検出器を再配置させることになしに、生産ラインを別の製品へと変更させることができる。
【００３８】
もう一つの利点は、視覚検出器が視野を通過する時の物体の位置を追跡し、固定の基準点を通過する速度と時間を決めることができることである。出力信号は、この固定の基準点に同期化し、物体についての他の有用な情報がここに教示してあるように得ることができる。
【００３９】
複数の視点から画像を得るために、視野内の連続フレーム間における検出もしくは検査されるべき物体の動きは、ごくわずか、通常においてほんの数ピクセル以下であることが望ましい。ここに教示してあるように、物体の動く速度は各フレームにおけるＦＯＶの約４分の１を超えず、通常の実施例においてはＦＯＶの５％以下であることが概して望ましい。製造過程を減速することによってではなく、十分な高速フレーム時間を保つことによってこれが守られることが望ましい。システムの実施例では、フレーム速度は最低でも毎秒２００フレームであり、他の実施例においてのフレーム速度は、最低でも物体が視覚検出器の前を通る速度の平均の４０倍である。
【００４０】
典型的なシステムは、毎秒５００フレームを取得、また分析できると教示されている。このシステムは、従来の技術によるビジョンシステムよりはるかに小さなピクセルを持つ超高感度撮像装置を用いる。高感度であれば、安価なＬＥＤ照明を利用してシャッター時間を非常に短くでき、比較的少ないピクセル数とともに画像取得時間が非常に短くなる。前記撮像装置は、分析作業と同時にピクセルデータの受取りと保存を行うことができるデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と連動する。ここに教示される方法を用い、ＤＳＰに適切なソフトウェアを使用することにより、各フレームの解析時間を次のフレームを読み込む時間内におさめることができる。取得と分析の方法と装置があいまって、望ましい高速フレーム時間を提供する。撮像装置、ＤＳＰ、照明の能力と、この発明の目的を慎重に組み合わせることにより、典型的なシステムは従来の技術を用いたマシンビジョンシステムと比べ、かなり安価におさえることができる。
【００４１】
視覚事象の検出方法は、連続したフレームの取得と各フレームの分析によって、ある事象が発生しているかいないかの証拠を見つけることを含む。視覚事象の検出がトリガ信号の必要なく物体の検出に用いられたとき、その分析によってある物体が視野内に位置しているという証拠が見つかる。
【００４２】
典型的な方法において、その証拠は、物体検出加重と称される値で表されるが、これはある物体が視野内に位置するという信頼度を示す。その値は単純に、はい、いいえの選択で信頼度の高低を示すこともあれば、信頼度の幅を示す数値、または証拠を示す任意の情報項目であることもある。そういった数値の例としては、いわゆるファジー論理値があり、さらにここで詳述される。ここで留意すべきは、いかなる機械も一枚の画像から完璧な決定を下すことは不可能であり、したがって不完全な証拠に基づいて決定を行なうことになるという点である。
【００４３】
物体の検出を行う際、各フレームはテストされ、その証拠は物体が視野内に位置することを示すのに十分であるか決定される。もしも単純なはい、いいえの値であった場合、値が「はい」であれば、その証拠は十分であるとみなされる。もしも数値であった場合、証拠が十分であるかどうかは、その数値を閾値に照らして判断される。証拠が十分であったフレームを、有効フレームと称する。ここで留意すべきは、何をもって十分な証拠とするかについては、手近な特定のアプリケーションの理解に基づいて視覚検出器を設定する人間が最終的に定義するものであるという点である。前記視覚検出器は、判断を下すのにその定義を自動的に利用する。
【００４４】
物体の検出を行うとき、前記視覚検出器の前記高速フレーム時間により、視野内を通り過ぎる各物体につき複数の有効フレームが生成される。これらのフレームは、厳密に連続していないこともあるが、前記物体が視野内を通り過ぎるときに物体が視野内に位置することを示す証拠が十分でないとする視点もしくはその他の状態が存在する可能性もある。したがって、ある物体の検出は、有効フレームが確認されたときに開始され、何枚もの無効フレームが確認されるまで終了しないというのが望ましい。その枚数は、ユーザーによって適切に選択されることができる。
【００４５】
視野内を通り過ぎる物体に反応して有効フレームが確認されたら、さらなる分析を行ってある物体が確かに検出されたかどうかを判断することが望ましい。この追加分析において、有効フレームの枚数、物体検出加重の合計、物体検出加重の平均その他の、有効フレームの統計を考慮に入れるべきである。
【００４６】
視覚事象検出の上記の例は、例証することを意図しており、すべてを包含することを意図するものではない。明らかに、当事者により起こるであろう、本発明の思想の範囲内で視覚事象検出の目的を達成する多くの方法がある。
【００４７】
動的画像解析の方法には、物体の検査を行うための複数のフレームの取得と分析を含み、「検査」とはその物体の状態についてのある情報を確認することを意味する。この方法の実施例の１つにおいて、ある物体の状態とは、ユーザーによって適切に選択された検査基準を満たすかどうかということを含む。
【００４８】
本発明の特徴は、動的画像解析が視覚事象検出と併用されており、したがって視覚事象検出法によって選択された有効フレームは、前記動的画像解析法で物体の検査をする際に用いられたものである。本発明の特徴は、動的画像解析に用いられるフレームは、トリガ信号に反応して取得することができるという点である。
【００４９】
この各フレームは、その物体が検査基準を満たしているという証拠を判断するために分析される。ある実施方法において、その証拠は値の形であり、物体の合格点と称するが、これはその物体が検査基準を満たしているという信頼度のレベルを示すものである。物体検出加重と同様に、値は単純な、はい／いいえの選択で示され、それは信頼度の高低を表し、またはファジー論理値のような数値で示され、それは信頼度のレベルの幅を表し、もしくは証拠を示す任意の情報項目である。
【００５０】
物体の状態は、例として平均またはパーセンタイル値などの物体の合格点の統計によって判断される。その状態はまた、例として物体検出加重を用いた加重平均または加重パーセンタイル値などの加重統計により判断される。加重統計は、物体が実際にそのフレームの視野内に位置するという信頼度が高いフレームからの証拠に効果的により重きを置く。
【００５１】
物体の検出および検査のための証拠は、１つ以上のその物体の可視特性についての情報を調べることによって得られる。可視特性とは、その物体の一部であり、発せられた光の量、パターン、またはその他の特性が、その物体の存在、個体性、状態を表す情報を示すものである。任意の過程もしくは過程の組み合わせによって光は発せられ、それには反射、伝達、もしくは物体内部ないしは外部ソースから、もしくは物体内部のソースからの直接の屈折を含むが、これに限定されるものではない。
【００５２】
本発明の一つの側面は、証拠を得る方法であり、それには物体検出加重および物体の合格点を含み、各フレーム内の１つ以上の関心領域における画像解析作業のために証拠が必要とされる。この方法に関する実施例において、画像解析作業は関心領域内のピクセル値に基づいて測定値を計算し、その測定値は物体の可視特性における適切な特徴のいくつかに応答する。その測定値は閾値演算によって論理値に変換され、関心領域から得られた論理値も併用してフレームの証拠を示す。論理値はバイナリもしくはファジー論理値であり、閾値および論理結合は適宜バイナリもしくはファジーである。
【００５３】
視覚事象検出において、視野内に物体が位置する証拠は関心領域、測定値、閾値、論理結合、およびその他のここで詳述されるパラメータによって効果的に定義されるが、それらは集合的に視覚検出器の構成と称され、またそれらは本発明の用途に応じてユーザーによって選択される。同様に、前記視覚検出器の構成は何をもって十分な証拠とするかについて定義する。
【００５４】
動的画像解析において、ある物体が検査基準を満たすという証拠はまた、前記視覚検出器の構成によって効果的に定義される。
【００５５】
本発明の一つの側面は、物体の検出または検査についての情報を有し、結果を決定することを含む。その結果は、報告に基づいて動作を行う拒否メカニズムのような機器を含み、さまざまな目的で自動装置への報告を行うことができる。一つの例では、その結果は物体が検出されるたびに必ず送信される出力パルスである。もう一つの例では、その結果は検出基準を満たす物体にのみ送信される出力パルスである。さらにもう一つの例では、拒否作動装置を制御するのに有用な、その結果は検出基準を満さない物体にのみ送信される出力パルスである。
【００５６】
本発明の他の側面は、物体が生産ライン上で固定基準点を通過した時を示す時間、回転符号器カウント、または他の事象記録器を同期化した出力信号を送信する方法である。同期化した信号は、製造処理の物体の位置についての情報を与え、ダウンストリームの拒否作動装置などの自動装置により役に立つものとして利用できる。
【００５７】
本発明は、添付の図と関連した次の詳細な説明から、さらに十分に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】製造ライン上で物体を検査するのに使われる従来の機械視覚システムを示す。
【図２】従来の機械視覚システムの典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。
【図３】光検出器を使う製造ライン上の物体の従来の検査を示す。
【図４】本発明による製造ライン上の物体を検査するための視覚検出器の実施態様を示す。
【図５】視覚事象検出器を使う視覚検出器の典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。
【図６】トリガ信号を使う視覚検出器の典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。
【図７】製造処理の継続的な解析を行う視覚検出器の典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。
【図８】製造環境における、視覚検出器のためのハイレベル・ブロック図を示す。
【図９】視覚検出器の実施態様のハイレベル・ブロック図を示す。
【図１０】視覚検出器のための適切な照明配置を示す。
【図１１】物体が存在するかどうか、および、検査を通過するかどうかを判断することを含む、証拠を比較検討し、判断するための実施態様で使われるファジー論理要素を示す。
【図１２】実施態様において証拠がどのように動的画像解析に値されるのかを説明する。
【図１３】別の実施態様において、動的画像証拠がどのように検討されるかを説明する。
【図１４】フレームを解析し、決断を下し、入力を感知し、出力信号を制御するために、実施態様によって使用される、一連のソフトウェア要素の編成（例えば、コンピュータ可読媒体のプログラムコマンドなど）を示す。
【図１５】典型的な物体を検出するために使うことのできる視覚検出器の典型的な構成の一部を示す。
【図１６】図１５の典型的な設定に対応する構成の別の部分を示す。
【図１７】可変特性の輝度とコントラストの測定をするために関心領域を解析する方法を説明する。
【図１８】ステップエッジを検出するための関心領域を解析する方法を説明する。
【図１９】ステップエッジを検出するための関心領域を解析する方法をさらに説明する。
【図２０】リッジエッジを検出するための関心領域を解析する方法を説明する。
【図２１】リッジエッジを検出するための関心領域を解析する方法をさらに説明する。
【図２２】エッジ検出のためのパラメーターを設定するために、ユーザーが見て操作するようにヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）に表示されるグラフィカル制御を示す。
【図２３】スポットを検出するための関心領域を解析するための方法を説明する。
【図２４】スポットを検出するための関心領域を解析するための方法をさらに説明する。
【図２５】その解析を構成するためにＨＭＩを使い、視野の物体の位置を追跡するための関心領域を解析する方法を説明する。
【図２６】その解析を構成するためにＨＭＩを使い、視野の物体の位置を追跡するための関心領域を解析する方法をさらに説明する。
【図２７】その解析を構成するためにＨＭＩを使い、視野の物体の位置を追跡するための関心領域を解析する方法をさらに説明する。
【図２８】関心領域の配置が対象境界に沿って公平に実行されなければならない例の中で、その解析を構成するためにＨＭＩを使い、視野の物体の位置を追跡するための関心領域を解析する方法を説明する。
【図２９】物体が回転し、サイズを変える例において、その解析を構成するためにＨＭＩを使い、視野の物体の位置を追跡するための関心領域を解析する方法を説明する。
【図３０】広範に使われる産業プログラミング言語である、梯子図に基づいて、視覚検出器の構造の一部のための代替的な表現を示す。
【図３１】いかに視覚検出出力信号が同期化されたかを説明するために使われるタイミングチャートを示す。
【図３２】物体が固定基準点を通過する時間を測定し、また、物体速度、ピクセルサイズ較正、および離れた物体の距離と姿勢も測定する例を示す。
【図３３】作動装置のダウンストリーム制御のための同期化したパルスを生成するために使われる出力バッファを示す。
【図３４】物体検出パラメーターの構成をユーザーにＨＭＩの一部を示す。
【図３５】物体検査パラメーターの構成をユーザーにＨＭＩの一部を示す。
【図３６】出力信号の構成をユーザーにＨＭＩの一部を示す。
【図３７】ＰＬＣに接続した場合、視覚事象検出器を行う発明を構成するための一つの方法を説明する。
【図３８】拒否作動装置の直接制御のための視覚事象検出を行うための発明の一つの方法を説明する。
【図３９】ＰＬＣに接続した場合、トリガ信号を使うための発明の構成するための一つの方法を説明する。
【図４０】拒否作動装置の直接制御のためのトリガ信号を使うための発明の一つの方法を説明する。
【図４１】継続のウェブ上に欠陥の画像を検出し、記録するための発明を構成するための一つの方法を説明する。
【図４２】信号選別を行う継続ウェブ上に欠陥の画像を検出するための発明を構成するための一つの方法を説明する。
【図４３】信号の同期化を与える継続ウェブ上に欠陥の画像を検出するための発明を構成するための一つの方法を説明する。
【図４４】視野内で物体の位置を追跡することなしに、視覚事象検出を行う発明を構成するための一つの方法を説明する。
【図４５】ユーザーにより示される例に基づいて、適切なパラメーターを学ぶために視覚検出器の実施態様により使われる役割を説明する。
【図４６】ユーザーにより示される例に基づいて、適切なパラメーターを学ぶために視覚検出器の実施態様により使われる役割をさらに説明する。
【図４７】ほぼ低速で物体に存在する生産ラインで、物体の提示率を測定し、欠落または余分の物体を検出するための位相ロックループ（ＰＬＬ）の使用を説明する。
【図４８】実施態様で使われる最新のソフトウェアＰＬＬの操作を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
[発明の詳細な説明]
[従来技術の説明]
図１は、生産ライン上の物体を検査するのに使われる従来の機械視覚システムを示す。物体１１０、１１２、１１４、１１６および１１８は、コンベヤ１００上で左から右へ移動する。それぞれの物体は、たとえば、レベル１２０とホール１２４のように、一定の特徴を含むことが期待される。不正確に製造された物体は、１つまたは、それ以上の特徴を損なっている場合があり、たとえば、物体１１６は、穴がないというように、意図的でない特徴を持つかもしれない。多くの生産ラインでは、コンベヤの動作は、回転エンコーダ１８０により探知され、それは、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）１４０へと信号１６８を送る。
【００６０】
物体は光検出器１３０を通過し、それは、物体の存在を検出するための光１３５の光線を放射する。トリガ信号１６２と１６６は、光検出器からＰＬＣ１４０と機械視覚システム１５０へと送られる。トリガ信号１６６の立ち上がりでは、視覚システム１５０は、物体の画像を取得し、期待された特徴があるかどうか決定するために画像を検査し、信号１６０を通してＰＬＣへ検査結果を報告する。
【００６１】
トリガ信号１６２の立ち上がりでは、ＰＬＣは、時間、および／または、エンコーダカウントを記録する。ＰＬＣが視覚システムから検査結果を受取る際に、必要に応じてその結果で様々なことをする可能性がある。たとえば、ＰＬＣは、コンベヤから検出物体１１６を取り除くために信号１６４を通して拒否作動装置１７０を制御する場合がある。拒否作動装置は一般に光検出器ビーム１３５により定義された検査点からダウンストリームされるので、ＰＬＣは、検出部分が拒否作動装置の前の位置に来るまで、拒否作動装置へ信号１６４を遅延させなければならない。検査を完了するために視覚システムが必要とする時間は、たいていは様々なので、この遅延は、トリガ信号１６２に関係し、すなわちＰＬＣにより記録された時間、および／または、カウントに関係しているはずである。遅延は、コンベヤが定速で動いている場合、適切であり、ほかの場合は、エンコーダが好ましい。
【００６２】
図１には照明が示されていないが、照明は、既知の技術である様々な方法により、必要に応じて供給される。
【００６３】
図１の例では、物体は連続して動いている。また、製造装置物体を視覚システムの前に静止させるような多くのアプリケーションがある。
【００６４】
図２は、従来の機械視覚システムの典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。図示されているものは、２つの典型的な物体２００と２１０の操作ステップである。オペレーティング・サイクルには、トリガ２２０、画像取得２３０、解析２４０と報告２５０という、４つのステップが含まれる。サイクル２６０の期間中、視覚システムは待機している。スケジュールは現実に合わせて示されてはおらず、示されたステップにかかる時間量は、アプリケーションによって著しく変わる。
【００６５】
トリガ２２０は、光検出器１３０からの信号、または、ＰＬＣ、コンピュータ、または、自動装置のほかの部分からのメッセージのような、視覚システムへのいくつかの外部事象である。
【００６６】
画像取得ステップ２３０は、ピクセルと称する二次元のアレイの感光性要素を、積分時間もしくはシャッター時間と称する短時間に、レンズによってアレイに集められた光に露光することで取得される。各ピクセルは、シャッター時間内にそこにあたった光の強度を測定する。測定された強度値は、デジタル数に変換され、視覚システムのメモリに保存される。
【００６７】
解析ステップ２４０の間、視覚システムは、物体が検査される状況を決定するために既知の技術方法を使い、保存ピクセル値を操作する。報告ステップ２５０の間、視覚システムは、ＰＬＣのような、適切な自動装置への物体の状態についての情報を伝達する。
【００６８】
図３は、光検出器を使い、生産ライン上の物体の従来の検査を示す。コンベヤ１００、物体１１０、１１２、１１４、１１６、１１８とラベル１２０、ホール１２４、エンコーダ１８０、拒否作動装置１７０と信号１６４と１６８は、図１に説明されている。ビーム３２５を用いた第一光検出器３２０は、物体の存在を検出するために使われる。ビーム３０５を用いた第二光検出器３００は、ラベル１２０の存在を検出できるように第一光検出器３２０に対して配置されている。ビーム３１５を用いた第三光検出器は、ホール１２４の存在を検出できるように第一光検出器３２０に対して配置されている。
【００６９】
ＰＬＣ３４０は、特性１２０と１２４の存在を決めるために光検出器３３０から信号３３６の立ち上がり上の光検出器３００と３１０から信号３３０と３３３をサンプリングする。一つまたは二つの特性が欠落している場合、エンコーダ１８０に基づいて適切に遅延し、コンベヤから検出物体を取り除くために、信号１６４は、拒否作動装置１７０に送られる。
【００７０】
[本発明の基本操作]
図４は、生産ラインで物体を検査するための、本発明による、視覚検出器の実施態様を示す。コンベヤ１００は、物体と視覚検出器４００の視野間で、相対動作を起こす物体を輸送する。物体１１０、１１２、１１４、１１６、１１８とラベル１２０、ホール１２４、エンコーダ１８０、拒否作動装置１７０は、図１に説明されている。ビーム３２５を用いた第一光検出器３２０は、物体の存在を検出するために使われる。視覚検出器４００は、外観より物体の存在を検出し、適切な検査基準に基づき、検査する。もし、物体が検出された場合、視覚検出器は、コンベヤストリームから物体を取り除くために、作動装置１７０を拒否するために信号４２０を送る。エンコーダ１８０は、視覚検出器へ信号４１０を送り、物体は、記録点と呼ばれる、いくつかの固定の架空の基準点４３０を通り、エンコーダカウントから信号４２０の正常の遅れを防ぐ手段を取るために使われる。エンコーダが使われない場合、遅れは、そのかわりに時間に基づく。
【００７１】
代替の実施態様では、視覚検出器は、拒否作動装置を制御することを含む、様々な目的のために、ＰＬＣへの信号を送る。
【００７２】
他の実施態様では、超高速アプリケーション、あるいは視覚検出器が物体の存在を確実に検出できないところに適し、光検出器は、物体の存在を検出するのに使われ、その目的のために視覚検出器へ信号を送る。
【００７３】
さらに他の実施態様では、離散した物体がないが、たとえばウェブのように、物流が、継続的に視覚検出器を通過する。この場合、対象物は継続的に検査され、信号は、適時にＰＬＣのような、機器へ視覚検出器により送られる。
【００７４】
視覚検出器が、外観により離散した物体の存在を検出する場合、視覚事象検出モードで動作すると言われる。視覚検出器が、光検出器のような外部の信号を使い、離散した物体の存在を検出する場合、外部トリガモードで動作すると言われる。視覚検出器が、継続的に対象物を検査する場合、継続解析モードで動作すると言われる。
【００７５】
図５は、視覚事象検出モードで動作する視覚検出器の典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。箱５２０のような、「ｃ」とラベル付きの箱は、画像取得を示す。箱５３０のような、「ａ」とラベル付きの箱は、画像取得を示す。次の画像の取得「ｃ」は、現在の画像の解析「ａ」と重なることが好ましいので、解析ステップ５３０は、取得ステップ５２０で捉えた画像を解析する。このスケジュールでは、解析は取得よりも少ない時間であると示されているが、一般には、解析は、アプリケーションの詳細によるので、取得よりも短くなったり長くなったりするだろう。
【００７６】
取得と解析が重なった場合、視覚検出器が画像を捉え解析できる率は、取得時間と解析時間の長さにより、決定される。これが、「フレーム速度」である。
【００７７】
本発明は、物体に光検出器１３０より与えられる、トリガ信号なしに確実に検出させるものである。図４を参照すると、物体の存在を示すトリガ信号がなく、図５では、図２のステップ２２０にあるような、対応するトリガステップがない。
【００７８】
また、図５を参照すると、スケジュールの部分５００は、第一物体の検査に対応し、７つのフレームの取得と解析を含む。第２部分５１０は、第２物体の検査に対応し、５つのフレームを含む。
【００７９】
それぞれの解析ステップは、初めに物体が存在しているという証拠を考慮する。証拠が十分であるフレームは、有効であると呼ばれる。有効フレームの解析ステップは、たとえば、解析ステップ５４０のような、分厚い境界で示されている。実施態様では、有効フレームが見つかった場合、物体の検査が始まり、連続の無効フレームが見つかった場合、終了する。図５の例では、第一物体の検査は、解析ステップ５４０に対応する第一有効フレームで始まり、解析ステップ５４６と５４８に対応する２つの連続の無効フレームで、終了する。ここで留意すべきは、第一物体で、解析ステップ５４２に対応する単一の無効フレームが、検査を終了するのには十分ではないことである。
【００８０】
たとえば、解析ステップ５４８の終わりのような、物体の検査が完了する時に、有効フレームから得た証拠に基づいて、物体の状態を決定する。実施態様では、有効フレームの不十分な数が見つかり、物体が実際に存在したという不十分な証拠であると考えられる場合、操作は、有効フレームが見つからなかったように継続される。そうでなければ、物体は、検出されたと判断され、有効フレームからの証拠は、たとえば、合格か不合格のように、その状況を決定するために判断される。本発明の範囲内で、物体を検出し、状況を決定する様々な方法のいくつかは、下記で説明され、その他の多くは、当業者により考えうる。
【００８１】
物体が検出され、判断されると、当業者には良く知られているような信号を使い、ＰＬＣのような機器に対し報告されてもよい。このような場合には、図２にあるステップ２５０に似たような報告ステップが、スケジュールに現れる。図５の例は、視覚検出器が信号４２０を通してダウンストリームの拒否作動装置１７０を制御するのに使われることを図４に示された設定の代わりに対応する。有効フレームで物体の位置を考えることにより、それが視野を通過する場合、視野検出器は、物体が基準点４３０を通過する記録時間５５０と５５２を推測する。ここで留意すべきは、エンコーダ１８０が使われた場合、記録時間は、実際にエンコーダカウントであり、読み手は、時間とカウントが交互に使われると理解することである。拒否作動装置１７０への適切な持続時間の１パルスを備える、報告５６０は、時間内の厳密な遅れ５７０または、記録時間５５０からのエンコーダカウントの後、公表される。
【００８２】
ここで留意すべきは、報告５６０はしばしば、５１０のようにその後の物体の検査を大幅に過ぎて、遅れる場合がある。視覚検出器は、適時まで報告を保持するためのよく知られている先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファリング技法を使う。
【００８３】
物体の検査が完了した場合、視覚検出器は、アイドルステップ５８０を入力する可能性がある。このようなステップは任意であるが、いくつかの理由で好ましいかもしれない。最大物体速度が知られている場合、新しい物体が来るちょうど手前まで、物体を探す必要がない。アイドルステップは、物体が到着できなかった場合、不良物体検出の機会を除去し、アイドルステップ中に信号を近づけさせないため、照明系の寿命を延ばすであろう。
【００８４】
図６は、外部トリガモードで動作する視覚検出器の典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。従来のトリガステップ２２０の機能に類似したトリガステップ６２０は、第一物体６００の検査を始める。一連の画像取得ステップ６３０、６３２、６３４と対応解析ステップの６４０、６４２、６４４は、動的画像解析のために使われる。視覚事象検出モードで、フレームレートの物体が、連続フレーム間で視野のしばしば、各フレームごとに２、３のピクセルしかない、小さい部分を動かすのに高く十分であることが好ましい。フレームの固定数の後、アプリケーションの詳細に基づいて選択された数は、フレームの解析から得られる証拠がその物体の状況の最終決断をするのに使われ、そしてそれは、１つの実施態様の中では、報告ステップ６５０の自動装置に供給されている。報告ステップに続く、アイドルステップ６６０は、第２物体６１０の検査を始める次のトリガステップ６７０まで入力される。
【００８５】
もう１つの実施態様では、報告ステップは、図５で示されると同様の方法で遅れる。この実施態様では、記録時間６８０は、トリガステップ６２０に対応する時間（または、エンコーダカウント）である。
【００８６】
図７は、継続解析モードで動作する視覚検出器の典型的なオペレーティング・サイクルを説明するスケジュールを示す。フレームは、継続的に取得、解析、報告される。このような一つのサイクルは、取得ステップ７００、解析ステップ７１０、報告ステップ７２０を含む。
【００８７】
[例示的装置]
図８は、製造環境における、視覚検出器のためのハイレベル・ブロック図を示す。視覚検出器８００は、適切な自動装置８１０に接続され、それは、信号８２０を用いて、ＰＬＣ、拒否作動装置、および／または、光検出器を含んでいてもよい。また、視覚検出器は、信号８４０を用いて、ＰＣや携帯端末のようなヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）８３０に接続してもよい。通常の生産使用中、ＨＭＩは、設定と監視のために使われ、取り除かれる可能性がある。信号は、いかなる条件に合ったフォーマット、および／または、プロトコルで実行され、有線または、無線形式で転送される。
【００８８】
図９は、視覚検出器の実施態様のブロック図を示す。デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）９００は、取得、解析、報告、ＨＭＩ通信、および視覚検出器に要求される、その他の適切な機能を制御するためのソフトウェアを起動する。ＤＳＰ９００は、メモリ９１０へ接続し、それは、プログラムとデータのための高速ランダム・アクセス・メモリと、電源が取り除かれた時のプログラムと設定情報を保持するための不揮発性メモリを含む。ＤＳＰは、また、自動装置の信号である、ＨＭＩインターフェース９３０、照明モジュール９４０と撮像装置９６０を供給する、Ｉ／Ｏモジュール９２０に接続される。レンズ９５０は、撮像装置９６０の感光部材に画像する。
【００８９】
ＤＳＰ９００は、汎用コンピュータ、ＰＬＣ、または、マイクロプロセッサに限定されないものを含む、デジタル計算、情報保存、他のデジタル要素への接続の装置である。ＤＳＰ９００は、あまり費用がかからないが、高フレームレートを処理するのに十分速いことが好ましい。画像解析で、同時に撮像装置からピクセルデータを受取り、保存することができることがさらに好ましい。
【００９０】
図９の実施態様では、ＤＳＰ９００は、マサチューセッツ州のノーウッドのＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓで生産された、ＡＤＳＰ−ＢＦ５３１である。ＡＤＳＰ−ＢＦ５３１ＤＳＰ９００の並列周辺インターフェース（ＰＰＩ）９７０は、撮像装置９６０からのピクセルデータを受取り、メモリ９１０の保存のためのダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）チャンネル９７２を通して、メモリコントローラ９７４へデータを送る。適切なソフトウェア制御の下で、ＰＰＩ９７０とＤＭＡ９７２の使用は、ＤＳＰ９００により実行されたその他の解析で同時に画像取得させる。ＰＰＩ９７０とＤＭＡ９７２で制御するためのソフトウェア命令は、ＡＤＳＰ−ＢＦ５３３Ｂｌａｃｋｆｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（品番８２−００２００５−０１）とＢｌａｃｋｆｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ＳｅｔＲｅｆｅｒｅｎｃｅ（品番８２−０００４１０−１４）に含まれる、プログラム命令に従い、当業者により実行され、ここにある双方を参照することにより組み込まれる。ここで留意すべきは、ＡＤＳＰ−ＢＦ５３１、競合のＡＤＳＰ−ＢＦ５３２とＡＤＳＰ−ＢＦ５３３の装置が、同一のプログラム命令を持っており、適切な価格／実行取引を得るためにこの実施態様では交換可能に用いられることである。
【００９１】
視覚検出器による好ましい高フレームレートは、従来の技術視覚システムで使われている撮像装置でない、撮像装置の使用を勧めている。撮像装置は、高価でない照明を用い、非常に短いシャッター時間で、操作できるように、異常に光に敏感であることが好ましい。従来の技術システムよりも更に速いＤＳＰでのピクセルデータのデジタル化や転送ができることが更に好ましい。それが、高価でなく、グローバルシャッターを持っていることがなお好ましい。
【００９２】
これらの物体は、従来の技術システムで使われた撮像装置よりも、さらに高い光感受性で、低い解像度を持つ撮像装置を選ぶことにより、対応するかもしれない。図９の実施態様では、撮像装置９６０は、カリフォルニア州サンタクララのナショナル・セミコンダクターにより製造されたＬＭ９６３０である。ＬＭ９６３０は、典型的な従来の技術システムよりも約２４倍少ない、１２８ｘ１００ピクセル、全部で１２８００の配列を持っている。ピクセルは、それぞれ、高い光感受性を持つ、２０平方ミクロンの広さである。ＬＭ９６３０は、３００マイクロ秒のシャッター時間でのセットが、ＬＥＤ照明を用い、３００マイクロ秒にさせるために十分（ほとんどの場合）敏感である場合、毎秒５００フレームを供給できる。この解像度は、視覚システムにははるかに低すぎると考えられるが、本発明の目的である特徴検出の課題には十分である。ＬＭ９６３０の電気的インターフェースとソフトウェア制御は、２００４年の１月のＲｅｖ１．０のＬＭ９６３０データシートに含まれる命令に従い、当業者により実行され、それは、ここにある双方を参照することにより組み込まれる。
【００９３】
照明９４０は、高価でないが、短くシャッター時間をするのに十分な明るさがあることが好ましい。実施態様では、６３０のナノメートルで動作する高輝度の赤いＬＥＤの列は、たとえば、ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓにより製造されたＨＬＭＰ−ＥＤ２５を使用している。もう１つの実施態様では、高輝度の白いＬＥＤは、好ましい照明を実行するのに使われている。
【００９４】
図９の実施態様では、Ｉ／Ｏモジュール９２０は、出力信号９２２と９２４、入力信号９２６を供給する。このような出力信号は、拒否作動装置１７０の制御のために信号４２０（図４）を供給するのに使われる。入力信号９２６は、外部トリガを供給するのに使われる。
【００９５】
次の用語の画像取得装置は、デジタル画像を取得し、保存することを意味する。図９の実施態様では、画像取得装置９８０は、ＤＳＰ９００、撮像装置９６０、メモリ９１０と、関連した電気的インターフェースとソフトウェア命令を備える。
【００９６】
次の用語の分析器は、デジタル画像に限定されないものを含む、デジタルデータの分析の手段を供給する。図９の実施態様では、分析器９８２は、ＤＳＰ９００、メモリ９１０と、関連した電気的インターフェースとソフトウェア命令を備える。
【００９７】
次の用語の出力信号器は、分析器に応対する出力信号を生産するための手段を供給する。図９の実施態様では、出力信号器９８４は、Ｉ／Ｏモジュール９２０と出力信号器９２２を備える。
【００９８】
画像取得装置９８０、分析器９８２、出力信号器９８４を実施するために、本発明の範囲内で使われる、多くの交互配列、装置、ソフトウェア命令があることを当事者により、理解されるであろう。
【００９９】
特定の目的に合わせて本発明による装置を効率的に動作させるためには、種々のトレードオフが行われる可能性がある。次のような定義を考える。
【０１００】
ｂは、撮像装置９６０の利用できる解像度を十分に活かすためにレンズ９５０の視覚拡大を選択することにより、検査され、決定される可視の特徴を含む物体の一部により使用されるＦＯＶの割合、
ｅは、誤差の票差として使われるＦＯＶの割合、
ｎは、それぞれの物体が典型的に見られるフレームの好ましい最小数、
ｓは、一般に製造条件による、ＦＯＶの積としての物体間でのスペース、
ｐは、一般に製造条件により決定される、物体の提示率、
ｍは、上記の値に基づき選ばれた、連続のフレーム間で物体が移動するであろうＦＯＶ の最大比、
ｒは、上記の値に基づき選ばれた、最小のフレームレートである。
これらの定義から、以下のように示される。
【０１０１】
【数１】
2011247898.tif 000002
【０１０２】
【数２】
2011247898.tif 000003
【０１０３】
撮像装置の利用可能な解像度を有効に利用するには、ｂは少なくとも５０％であることが望ましい。動的画像解析では、ｎは少なくとも２でなければならない。したがって、物体は、連続フレーム間で視野の約１／４以下を移動することがさらに好ましい。
【０１０４】
実施態様では、妥当な値は、ｂ＝７５％、ｅ＝５％、ｎ＝４であるかもしれない。これは、物体が、フレーム間でＦＯＶが約５％以下移動するので、フレームレートを選ぶには、すなわち、ｍ≦５％であることを暗示する。製造条件が、ｓ＝２であった場合、フレームレートｒは、物体提示率ｐを少なくとも約４０倍する必要がある。５Ｈｚの物体提示率を処理するためには、それは、公平な典型的の産業製造であり、好ましいフレームレートは、少なくとも約２００Ｈｚである。この率は、画像解析が５ミリ秒フレーム期間内で適応するために配列される限り、最大３．３ミリ秒シャッター時間で、ＬＭ９６３０を使うのに活かすことができる。利用できる技術を使い、約４０，０００ピクセルまで含む、撮像装置を使いこの率を達成することは、可能である。
【０１０５】
同じ実施態様と１２．５Ｈｚのより高度な物体提示率で、好ましいフレームレートは、少なくとも約５００Ｈｚである。ＬＭ９６３０は、最大３００マイクロ秒シャッターを使うことにより、この率を処理できる。
【０１０６】
もう１つの実施態様では、ｍ≦２％であるので、適正価値は、ｂ＝７５％、ｅ＝１５％、ｎ＝５であるべきである。ｓ＝２でｐ＝５Ｈｚで、好ましいフレームレートは、少なくともまた、約５００Ｈｚである。
【０１０７】
図１０は、視覚検出器のための適切な照明配置を示す。実施態様では、従来のＬＥＤ１０１０を含む、１８のＬＥＤのリング１０００は、レンズ１０３０に囲まれている。そのリングは、独立して制御できる、例の列１０２０を含む、３つのＬＥＤの６列に分けられる。列の独立制御は、与えられたアプリケーションの必要に応じて照明方向を適応させる。
【０１０８】
代替実施例においては、典型的なＬＥＤを含む、１６のＬＥＤの長方形アレイ１０５０はレンズを緩みを持ち取り囲む。そのアレイは、例の列１０７０に含む、示されたように４列に分けられている。
【０１０９】
本発明によれば動的画像解析の能力は、連続フレームが、照明された列を変えながら取得されるので、ＬＥＤを制御することによりいくつかの例を増すことができる。さまざまな方向から照明されたフレームから得られた証拠を考慮することにより、固定照明方向で検出するのが難しい信頼できる検出特性を可能にする。それに応じて、本発明は動いている物体で方向照明を変えることを利用して、解析させる。
【０１１０】
[ファジー論理意思決定]
図１１は、物体が、存在するかどうか、および、検査を通過するかどうかを判断することを含む、証拠を比較検討し、判断するための実施態様で使われるファジー論理要素を示す。
【０１１１】
ファジー論理値は、ある特定の状態が真であるという信頼度の推定値を示す０〜１の間の数である。１の数値は、状態が真である信頼度が高いことを示し、０は状態が偽であるという高い信頼度を示し、中間値は、信頼の中間レベルを示す。
【０１１２】
さらに精通しているニ値論理は、信頼値は、０から１で制限される、ファジー論理のサブセットである。ゆえに、ファジー論理を使うここに説明された実施態様は、同等のニ値論理方法または装置で置換されるこれらの値を使い、ファジー論理方法または装置で、別のニ値論理値として使うことができる。
【０１１３】
ニ値論理値は、閾値を使うことにより、原測定値から得られるものであるように、ファジー論理値は、ファジー閾値を使うことにより得られる。図１１を参照すると、グラフ１１００は、ファジー閾値を示す。Ｘ軸１１１０は、原測定を示し、ｆ軸１１１４は、ファジー論理値を示し、そのｘの範囲は、全ての可能な原測定で、ｆの値域は、０≦ｆ≦１である機能である。
【０１１４】
実施態様では、ファジー閾値は、機能１１２４と１１２６上の点に対応して、ｘ軸、低閾値ｔ０１１２０、高閾値ｔ１１１２２で示される、２つの数を備える。ファジー閾値は、次ので、定義することができる。
【０１１５】
【数３】
2011247898.tif 000004
【０１１６】
ここで留意すべきは、この機能が、ｔ１＜ｔ０である場合、よく機能することである。他の機能は、また、シグモイドのような、ファジー閾値として使うことができる。
【０１１７】
【数４】
2011247898.tif 000005
【０１１８】
ｔとσは、閾値パラメータである。簡素であることが目標である実施態様では、従来型ニ値閾値は、ニ値論理値を結果として、使うことができる。
【０１１９】
ファジー意思決定は、ＡＮＤ１１４０、ＯＲ１１５０、ＮＯＴ１１６０のファジーバージョンに基づいている。２つまたはそれ以上のファジー論理値のファジーＡＮＤは、最小値であり、ファジーＯＲは、最大値である。ｆのファジーＮＯＴは、１−ｆである。ファジー論理は、ファジー論理値が０か１で制限されている場合、二進法では、同一である。
【０１２０】
実施態様では、真偽の決定が必要である時はいつでも、ファジー論理値は、それが少なくとも０．５である場合は、真として見なされ、０．５以下であれば、偽であると考えられる。
【０１２１】
ここにあるファジー論理に関連して、値０および１について批判がないことは、当事者により、明らかであろう。信頼の中間レベルを示す中間値として用い、いかなる数が、状態が真であることを高信頼を示すのに使い、それとは違う数が状態を偽であることを高信頼を示すのに使うことができる。
【０１２２】
[動的画像解析]
図１２は、実施態様において証拠がどのように動的画像解析に値されるのかを示すものである。本実施例においては、基本決定と呼ばれる以下の２つが決定されなければならない。１．物体または物体の目に見える機能は目で見ることができる範囲に位置しているか。２．その場合、該目的物の状態はどのようなものか。
【０１２３】
物体が目に見える範囲に位置しているという証拠を構成する情報は物体検出加重と呼ばれる。物体の状態に関する証拠を構成する情報は、物体合格点と呼ばれる。様々な実施例において、該物体の状態は、該物体が使用者により適宜決定された検査基準を満たしているか否かを示すものである。以下においては、該検査基準を満たす物体は「検査合格」とされる場合もある。
【０１２４】
図１２は、２つのプロット、物体検出プロット１２００および物体合格プロット１２０２を示している。２つのプロットの横軸はフレーム連番ｉを表しており、各フレームは模範線１２０４というような縦のラインで表されている。
【０１２５】
図１２の実施例では、物体検出加重はファジー論理値ｄｉであり、物体がフレームｉのＦＯＶに位置するという証拠であり、また以下に記述のある方法を用いて、各フレームでビジョン検出器により計算される。物体合格点はファジー論理値ｐｉであり、物体がフレームｉにおいて適切な検査基準を満たしているという証拠であり、また以下に記述のある方法を用いて、選択されたフレームでビジョン検出器により計算される。物体検出プロット１２００の縦軸はｄｉを表し、物体合格プロット１２０２の縦軸はｐｉを表す。
【０１２６】
図１２の実施例では、ｄｉ≧０．５であるフレームは有効であると考えられる（有効フレームの説明については上記図５の記述を参照）。参考として、ｄｉ＝０．５であるライン１２３０が描かれている。有効フレームに対する物体検出加重および合格点は、例えばポイント１２１０および１２１２ように黒丸で描かれており、無効フレームは、例えばポイント１２１４および１２１６のように白丸で描かれている。図１２の実施例では、「有効」とみなされているか否かに関わらずすべてのフレームに対して物体合格加重が計算されているが、物体合格加重が有効フレームに対してのみ計算されている実施例もある。
【０１２７】
図１２の例では、すべての有効フレームは１つの物体の検査に対応し、上記図５の記述で説明された通り、隔離無効フレーム１２２０は検査を中断するものではない。
【０１２８】
一実施例においては、物体は有効フレーム数が一定の閾値を超えたか否かで検出されたと判断されている。別の実施例では、物体は有効フレーム全体の物体検出加重の合計が特定の閾値を超えたか否かで検出されたと判断されている。これらの閾値は与えられたアプリケーションに対して適宜設定される（図３４を参照）。
【０１２９】
図１２の実施例では、物体はそれぞれに対応する物体検出重で加重付けられた、物体合格点の加重付け平均が最低でも０．５であるか否かという検査を合格したと判断されている。さらに正確にいうならば、以下の場合に物体は検査に合格する。
【０１３０】
【数５】
2011247898.tif 000006
【０１３１】
ここで合計がすべての有効フレームを超えている。本化学式の効果は、物体の合格点を平均化することではなく、物体が本当に対応するフレームに存在したという信頼性に基づいて各スコアに加重付けをすることである。
【０１３２】
代替実施例においては、物体合格点平均が少なくとも０．５である場合、物体は検査に合格するために判断される。これは、すべての加重が均一である加重付け平均に等しい。
【０１３３】
図１２の例においては、物体合格点の加重付け平均は約０．８６であり、それはライン１２４０によって座標上に示されている。有効フレームの数は１１、そして物体検出加重の合計は約９．５である。この例においては、物体は検出されて、検査に合格する。
【０１３４】
図１３は、別の実施態様において、動的画像証拠がどのように検討されるかを示す。この例においては、検査される物体の特徴は分かりづらく、物体が視野を通って移動する際、表示と照明の遠近感が丁度良い場合に、主に、フレーム１３００および１３１０などの少数の有効フレームの信頼性とともに現れる。これら数フレームにおいて、証拠が十分あってその特徴が存在する限り、物体は検査に合格するはずである。このシナリオでは、どの有効フレームがこの証拠を有することになるのかを事前に知ることは不可能である。ゆえに、合格点の加重平均はこの場合には適合しない。代わりとしては、これら有効フレームのいずれかにおいて合格点が閾値を超える場合に物体を合格させることであるが、この代替案では証拠が少なすぎることに基づいて物体が合格する可能性がある。図１３の実施態様においては、加重パーセンタイル法が使用されている。
【０１３５】
加重パーセンタイル法は、合格点が少なくともｐである場合、分数Ｑ（ｐ）に基づく。
【０１３６】
【数６】
2011247898.tif 000007
【０１３７】
物体は、Ｑ（ｐ）が少なくともある閾値ｔである場合、合格するために判断される。図１３の実施態様では、ｐ＝０．５であり、ライン１３２０としてプロットされる。この場合、適当な閾値ｔは１０％であろう。
【０１３８】
有用な挙動は、ｔの異なる値を用いて得られる。例えば、ｔ＝５０％である場合、物体は検査に合格するために、加重中央値が少なくともｐであるかどうかを判断される。加重中央値は加重平均と似ているが、一部の例においてより適切な特性を有する。
【０１３９】
例えば、ｔ＝９０％のように高い値の場合、合格点が少なくともｐである、圧倒的大多数の加重が対応する場合のみ、前記物体は検査に合格であると判断されるであろう。ｔ＝１００％である場合、すべての有効フレームの合格点が少なくともｐである場合のみ、前記物体は検査に合格であると判断されるであろう。いかなる有効フレームが、合格点が少なくともｐであるフレームを有することを意味し、Ｑ（ｐ）がゼロより大きい場合、前記物体はまた、検査に合格であると判断されるであろう。
【０１４０】
他の有用な変動においては、合格点が、加重の合計の分数ではなく、少なくともｐである場合、物体は加重の合計に基づいて、検査に合格であると判断される。
【０１４１】
代替実施例では、合格点が少なくともｐであるフレーム数に基づいて、パーセンタイル法が使われる。これは、すべての加重が等しい場合の加重パーセンタイル法に匹敵する。物体が検出されかどうか、および物体が検査に合格したかどうかを決定するために証拠を検討する上記の方法は、有用な実施例を意図しているが、本発明の領域において使用できる方法を制限するものではない。例えば、上記で使われる典型的定数０．５は、適切ないかなる値によって差し替えられてもよい。当業者は、動的画像解析に関する、さらなる多くの方法を考えつくであろう。
【０１４２】
[本発明のソフトウェア要素]
図１４は、フレーム解析、判断、入力感知、および出力信号調節のために、実施態様により使用される一連のソフトウェア要素の編成（例えば、コンピュータ可読媒体のプログラムインストラクション）を示す。各要素がそれぞれクラスに対応するように、Ｃ＋＋等従来のオブジェクト指向プログラミング言語のクラス階層を使用して要素が実行されてもよい。しかしながら、ここで記載されるプロセスを実行するには、基準を満たすいかなるプログラミング技術および／または言語をも使用することができる。
【０１４３】
図解されるように、ガジェットクラス１４００のように、点線の境界線付きのクラスは、独立しては存在せず、ロケータクラス１４２０のような具体派生クラスを構築するのに使用される抽象基本クラスである。実線で境界されたクラスは、ユーザーがアプリケーションを設定する必要がある時に、ＨＭＩ８３０を使用して作成および破壊することができる動的オブジェクトを表す。入力１４５０などの破線で境界されたクラスは、特定のハードウェアやソフトウェアリソースと関連する静的オブジェクトを表す。静的オブジェクトは常に存在するものであり、ユーザーによって作成または破壊されることは不可能である。
【０１４４】
すべてのクラスは、ガジェットクラス１４００から派生しているため、図１４に示すクラスのインスタンスであるすべてのオブジェクトはガジェットの一種である。実施態様においては、各ガジェットは、
１．ユーザーが選択することのできる名前を有し、
２．他のガジェットが判断および出力信号を制御するために、論理入力として使用することができる論理出力（ファジー理論値）を有し、
３．ユーザーが操作を特定するために構成することができる一連のパラメータを有し、
４．論理出力（すなわちファジーＮＯＴ）を反転するのに使用可能な、そのようなパラメータをひとつ有し、
５．実行可能であり、そのパラメータ、該当する場合は論理入力、ある種のガジェットについては現行フレームのコンテンツに基づいて論理出力が更新され、また出力信号の設定のような副作用を引き起こすことがある。
【０１４５】
フレーム分析作業には、ガジェット実行前に、ガジェットへのすべての論理入力が更新されたことを保証するために確定された順序で、各ガジェットを一度実行することが含まれる。ある実施例においては、その論理出力が必要ではないフレームの間はガジェットが実行されない。
【０１４６】
写真クラス１４１０は、論理出力が現行フレームのコンテンツに依存するすべてのガジェットの基本クラスである。これらのクラスは実際に画像解析を行うクラスである。各写真は現行フレームの関心領域（ＲＯＩ）のある特徴を測定する。ＲＯＩは、検査される物体の可視機能に対応する。この測定は写真のアナログ出力と呼ばれる。写真の論理出力は、感度閾値と呼ばれる、ユーザーによって構成されることができる一連のパラメータ中に存在するファジー閾値を用いて、アナログ出力から計算される。写真の論理出力は、判断を下す際に使われる証拠を提供するのに使用可能である。
【０１４７】
検出器クラス１４３０は、ＲＯＩにおける測定および判断を下す際の証拠を提供することを主目的とする写真の基本クラスである。実施態様においては、すべての検出器ＲＯＩは円型である。円形のＲＯＩは、回転を処理する必要がないため実行を簡素化し、またＲＯＩの形が１つしかないことで、ユーザーが学習すべきことを簡素化する。検出器パラメータにはポジションおよびＲＯＩの直径が含まれる。
【０１４８】
輝度検出器１４４０はＲＯＩにおける加重平均やパーセンタイル輝度を測定する。コントラスト検出器１４４２はＲＯＩにおけるコントラストを測定する。エッジ検出器１４４４は、特定方向において、ＲＯＩがエッジのように見える領域を測定する。スポット検出器１４４６は、ＲＯＩが穴のような丸い特徴に見える領域を測定する。テンプレート検出器１４４８は、ＲＯＩがユーザーが選択した、事前にトレインされたパターンのように見える領域を測定する。検出器の操作は、さらに下記に説明される。
【０１４９】
ロケータクラス１４２０は、２つの主目的を持つ写真を表す。１つ目は、判断を下す際の証拠を提供することが可能な論理出力を生成することであり、これにより、他のいかなる検出器のようにも使用することができる。２つ目は、視覚検出器の視野にあるオブジェクトの位置を決定することにより、他の写真のＲＯＩのポジションを、オブジェクトのポジションを追跡するように移動することができることである。どのロケータも、１つのまたは両方の目的に使用することができる。
【０１５０】
代替実施態様においては、ロケータは、フレーム内における一次元領域でエッジを検索する。検索方向は、エッジに向かって垂直であり、ユーザーによって設定されるパラメータの中にある。ロケータのアナログ出力はエッジ検出器のアナログ出力と似ている。ロケータは、さらに下記に説明される。
【０１５１】
入力クラス１４５０は、外部トリガのような、視覚検出器に送られる入力信号を表す。出力クラス１４５２は、拒否作動装置を制御するために使われる可能性のあるような、視覚検出器からの出力信号を表す。典型的入力信号９２６（図９）のような、各物理的入力に対して、入力クラスの静的インスタンスが１つ、および、典型的出力信号９２２および９２４のような、各物理的出力に対して、出力クラスの静的インスタンスが１つ存在する。
【０１５２】
ゲートベースクラス１４６０はファジー論理の意思決定を実行する。各ゲートは、他のガジェットの論理出力に接続可能な論理入力を１つ以上有する。各論理入力は、ユーザーが設定可能なパラメータを用いて、反転（ファジーＮＯＴ）することが可能である。ＡＮＤゲート１４６２は、ファジーＡＮＤ操作を実行し、ＯＲゲート１４６４は、ファジーＯＲ操作を実行する。
【０１５３】
判断クラス１４７０は、２つの静的オブジェクトである、物体検出判断１４７２および物体合格判断１４７４の基本クラスである。判断は、主な判断を下して、連続フレームに対して証拠を検討することにより、動的画像解析を実行する。それぞれの判断は、ユーザーが写真、または、たいてい写真とほかのゲートである、ガジェットの論理結合を与える、さらに典型的なゲートの論理出力を接続するために論理入力を持つ。
【０１５４】
物体検出判断１４７２は、物体が検出されたかどうかを決定し、物体合格判断１４７４は、その物体が検査に合格するかどうかを決定する。物体検出判断への論理入力は、各フレームに対する物体検出の加重を提供し、物体合格判断への論理入力は、各フレームに対する物体合格点を提供する。
【０１５５】
物体検出判断の論理出力は、いつ判断が下されたのかを示すパルスを提供する。「プロセス中の出力」と称する、ある操作モードにおいては、パルス立ち上がりは、例えば図５の解析ステップ５４０の終了時などの、物体の検査開始時に発生し、立ち下がりは、例えば分析ステップ５４８の終了時などの、物体の検査完了時に発生する。「終了時の出力」という別のモードにおいては、パルス立ち上がりは、例えば図５の分析ステップ５４８の終了時のような、物体の検査が完了する時に発生し、立ち下がりは、例えばアイドルステップ５８０の終了時のように、その少し後に発生する。
【０１５６】
物体合格判断の論理出力は、最近に検査された物体が合格したかどうかを示すレベルを提供する。例えば分析ステップ５４８の終了時のように、物体の検査が終了した時にレベルの状態が変わる。
【０１５７】
図１５は、物体の検査に写真がどのように使われることができるかという例を示す。図１５は物体１１０（図１より）のイメージを表しており、ラベル機構１２０およびホール機構１２４とともに、写真を表す重畳グラフィックスを有し、それはユーザーが見て操作できるようにＨＭＩ８３０に表示される。ＨＭＩ上での画像および重畳グラフィックスの表示は画像表示と呼ばれる。
【０１５８】
図１５は画像表示を表しており、ラベル１５１０およびホール１５１２を含む物体１５００を示す。この例における物体は、検査される６つの可視特徴を含み、さらに下記で説明されるロケータ２つおよび検出器４つに対応している。
【０１５９】
ロケータ１５２０は、物体の上端を検出して位置を確認するために使用され、別のロケータ１５２２は右端を検出して位置を確認するために使用される。
【０１６０】
輝度検出器１５３０は、物体の存在を検出する助けとなるように使用される。この例では、背景は物体より明るく、感度閾値が２つの明るさのレベルを区別するように設定されており、より明るい背景ではなく、より暗い物体を検出するために論理出力が反転されている。
【０１６１】
さらに下記で説明されるように、ロケータ１５２０および１５２２、そして輝度検出器１５３０は、ともに物体が検出されことを判断するのに必要な証拠提供する。
【０１６２】
コントラスト検出器１５４０は、ホール１５１２の存在を検出するために使用される。ホールが存在しない場合、コントラストは非常に低く、ホールが存在する場合、コントラストは極めて高くなる。スポット検出器もまた使用される。
【０１６３】
エッジ検出器１５６０は、ラベル１５１０の存在および位置を検出するのに使用される。ラベルが存在しなかったり、水平に間違った位置にあったり、著しく回転している場合は、エッジ検出器のアナログ出力は非常に低くなる。
【０１６４】
輝度検出器１５５０は、正しいラベルが貼られたかどうかを確認するために使用される。この例では、正しいラベルは白であり、誤ったラベルは暗い色をしている。
【０１６５】
物体が視覚検出器の視野を通って左から右に移動すると、ロケータ１５２２が物体の右端を追跡し、物体に対して正しい位置になるよう、輝度検出器１５３０、コントラスト検出器１５４０、輝度検出器１５５０、およびエッジ検出器１５６０を再配置する。ロケータ１５２０は、検出器を物体の上端の位置に基づいて再配置し、視野内の物体のいかなる垂直位置の変動も修正する。一般的に、ロケータはどのような位置にでも配置することができる。
【０１６６】
ユーザーは、既知のＨＭＩ技術を使用して、画像表示内で写真の操作をすることができる。写真はマウスをクリックすることにより選択可能であり、またドラッグすることにより、そのＲＯＩは移動、サイズ変更、および回転が可能である。ロケータに関する付加的な操作は、下記で説明される。
【０１６７】
図１６は、図１５の設定例に対応する配線図を含む、論理表示を示す。配線図は、自動装置への事象とインターフェースを検出するのに使用されるすべてのガジェット、およびガジェットの論理入力・出力間の接続を示す。配線図は、ユーザーが見て操作するようにＨＭＩ８３０に表示される。ガジェットの表示およびそれらのＨＭＩにおける論理的相互接続は論理表示と呼ばれる。
【０１６８】
さらに図１６の配線図について言及すると、「トップ」という名前のロケータ１６２０は、図１５の画像表示内のロケータ１５２２に対応して、ワイヤー１６２４によりＡＮＤゲート１６１０に接続される。同様に、「サイド」ロケータ１６２２は、ロケータ１５３０に対応して、「ボックス」検出器１６３０は、輝度検出器１５３０に対応して、またＡＮＤゲート１６１０に配線される。小円１６３２で示されるように、および上記の通り、明るい背景に対してより暗い物体を検出するために、「ボックス」検出器１６３０の論理出力は反転されている。
【０１６９】
ＡＮＤゲート１６１０の論理出力は、物体の上端が検出されたこと、物体の右端が検出されたこと、および背景が検出されていない、ということについて信頼性のレベルを表している。信頼性が高く３つの条件がすべて真である場合、信頼性が高いため物体自体が検出されている。ＡＮＤゲート１６１０の論理出力は、各フレームに対する物体検出の加重として使用されるため、物体検出判断１６００に配線される。
【０１７０】
この場合の物体検出判断への論理入力は、現行フレームに依存するため、前記視覚検出器は視覚事象検出モードで作動している。外部トリガモードで動作させるためには、入力ガジェットは物体検出に配線される。連続分析モードで動作させるためには、物体検出には何も配線されない。
【０１７１】
物体検出に配線するガジェットの選択は、アプリケーションの知識に基づきユーザーによって行われる。図１５および１６の例においては、ユーザーは上端および右端だけを検出するのでは、物体の存在を確認するのに十分ではないと決定する可能性がある。ここで留意するべきなのは、ロケータ１５２２は、物体の右端に反応するのと同じように、ラベルの左端にも反応する可能性があること、そしておそらくこの時点で、プロダクションサイクルにおいて、ロケータ１５２０が背景で他の端を発見した可能性があるということである。検出器１５３０を加えること、またＡＮＤゲート１６１０を用いて３つすべての条件を満たすことで、物体の検出は信頼性の高いものになる。
【０１７２】
配線図において、コントラスト検出器「ホール」１６４０はコントラスト検出器１５４０に対応して、輝度検出器「ラベル」１６５０は輝度検出器１５５０に対応して、そしてエッジ検出器「ラベルエッジ」１６６０はエッジ検出器１５６０に対応して、ＡＮＤゲート１６１２に配線される。ＡＮＤゲート１６１２の論理出力は、３つの画像特性すべてが検出されたという信頼性のレベルを表し、各フレームに前記物体合格点を提供するために物体合格判断１６０２に配線される。
【０１７３】
論理検出判断１６００の論理出力は、ＡＮＤゲート１６７０に配線される。物体合格判断１６０２の論理出力は反転されており、またＡＮＤゲート１６７０に配線される。物体検出判断は「終了時に出力」モードに設定されているため、物体が検出され検査が完了した後、物体検出判断１６００の論理出力にパルスが存在する。物体合格１６０２の論理出力は反転されているため、物体が検査に合格しない場合のみ、ＡＮＤゲート１６７０の論理出力上に存在する。ＡＮＤゲート１６７０の論理出力は、拒否作動装置１７０に直接接続可能な視覚検出器からの出力信号を制御する、「拒否」という名前の出力ガジェット１６８０に配線される。出力ガジェット１６８０は、ダウンストリームの拒否作動装置に必要とされる適切な遅延５７０を行うために、ユーザーにより設定される。
【０１７４】
ユーザーは既知のＨＭＩ技術を使うことにより、論理表示内でガジェットを操作することができる。ガジェットはマウスをクリックすることにより選択可能であり、そのポジションはドラッグによって移動可能、そしてワイヤーはドラッグ・ドロップ操作により作成が可能である。
【０１７５】
ユーザーが視覚検出器について理解しやすいように、ガジェットおよび／またはワイヤーはファジー論理値を示すために、視覚的外観を変更することができる。例えば、ガジェットおよび／またはワイヤーは、論理値が０．５未満の場合は赤く、それ以外の場合は緑に表示されることが可能である。図１６において、ワイヤー１６０４および１６７２は、０．５未満の論理値を示すために破線で描かれており、例えばワイヤー１６２４などの他のワイヤーは、論理値が０．５に等しいかまたはそれ以上であることを示すために実線で描かれている。
【０１７６】
当業者は、ガジェットの適切な選択、設定、および配線により、様々な物体が検出および検査可能であるということを認識するであろう。当業者はまた、ガジェットクラス階層が本発明を実行するのに使われる多くのソフトウェア技術の中の一つに過ぎないことを認識するであろう。
【０１７７】
[検出器の画像解析方法]
図１７は、輝度検出器とコントラスト検出器で使われる方法を説明する。輝度検出器の一つ実施態様では、アナログ出力は、ＲＯＩ内の平均中間レベルである。実施態様では、正の加重カーネル１７００は、ＲＯＩのサイズと形に対応して作成され、アナログ出力Ａは、加重付けされた平均中間レベルである。
【０１７８】
【数７】
2011247898.tif 000008
【０１７９】
ｗｉは、ｉ番目の加重、ｚｉは、対応するピクセル中間レベルである。図１７の実施態様では、前記加重は、カーネルの中心から各加重の中心までの距離ｒのガウス関数を概算する。
【０１８０】
【数８】
2011247898.tif 000009
【０１８１】
中心付近のピクセルは、端付近のピクセルよりも高く加重付けされている。中心の加重付けされた輝度検出器の利点の一つは、輝度特性が検出器のＲＯＩの端付近にある場合、その位置のわずかな変化は、アナログ出力の大きな変化を及ぼさないだろうということである。図１７では、ａ＝９９であるが、いずれかの適切な値が使われる。値σは、カーネルの直径ｄに基づき設定されている。
【０１８２】
【数９】
2011247898.tif 000010
【０１８３】
図１７の実施態様では、ｂ＝１．０である。
【０１８４】
別の実施態様では、アナログ出力は、中間レベルが以下のようである、関数Ｃ（ｑ）によって、定義される。
【０１８５】
【数１０】
2011247898.tif 000011
【０１８６】
ｑは、ユーザーにより選択されたパーセンタイルである。Ｃは、中間レベルの逆累積加重超関数である。ｑのさまざまな有用な値を以下の表に挙げる。
【０１８７】
【表１】
2011247898.tif 000012
【０１８８】
コントラスト検出器のある実施態様において、アナログ出力は、ＲＯＩ内での中間レベルの標準偏差である。実施例となる実施態様において、正の加重１７００の列を使用して、下記のような加重標準偏差を算出することができる。
【０１８９】
【数１１】
2011247898.tif 000013
【０１９０】
また別の実施態様において、アナログ出力は下記の式によって算出される。
【０１９１】
【数１２】
2011247898.tif 000014
【０１９２】
ただし、ｑ値はユーザーが選択可能である。有用な値は、ｑｈｉ ＝０．９５、ｑｌｏ＝０．０５である。
【０１９３】
図１８は、ステップエッジを検出するエッジ検出器を実行するための方法を示す。ステップカーネル１８００は、ＲＯＩのサイズと形状、エッジの所定の方向に対応して作成される。ステップカーネル１８００において、ＲＯＩは直径１２ピクセルの円であり、エッジの方向は水平から１５度である。ステップカーネル１８００は、各加重の端から中心までの距離ｔのガウス関数の一次導関数の近似値である。
【０１９４】
【数１３】
2011247898.tif 000015
【０１９５】
図１８において、ａ＝９９であるが、いかなる適切な値でも使用可能である。一実施形態として、式（９）ではｂ＝０．５が使用される。
【０１９６】
ｋｉ値を有するステップカーネル１８００は、望ましいステップエッジテンプレートｅｉおよび正の加重ｗｉの積であると考えられる。
【０１９７】
【数１４】
2011247898.tif 000016
【０１９８】
ここで留意すべきは、望ましいステップエッジテンプレート値ｅｉは、ｋｉ＞０の時、＋１であり、ステップカーネル１８００の白地に黒の領域に対応しており、またｋｉ＜０の時、−１であり、ステップカーネル１８００の黒字に白の領域に対応している。
【０１９９】
コントラストＣとステップカーネルの加重正規化相関Ｒ２およびピクセル値ｚｉを有する類似の形のＲＯＩを以下のように定義する：
【０２００】
【数１５】
2011247898.tif 000017
【０２０１】
コントラストＣは加重標準偏差において標準式を使用しており、Ｒ２は加重正規化相関において標準式を使用しているが、ステップカーネル１８００によって簡略化されてい
る。
【０２０２】
【数１６】
2011247898.tif 000018
【０２０３】
値ｋｉを有する直行のステップカーネル１８１０もまたステップカーネル１８００と同一であるが、９０度回転して作成されている。比率：
【０２０４】
【数１７】
2011247898.tif 000019
【０２０５】
は、エッジの実際および予測される方向との間のタンジェントの合理的な推定値であり、特にＤもまた角度自体の適切な測定値である場合の小角度である。ここで留意すべきは、直行のステップテンプレート１８１０は作成される必要が無く、ステップテンプレート１８００からの値を使用することが可能だが、異なる順序におけるＲＯＩのピクセル値に対応していなければならない。
【０２０６】
図１９は、エッジ検出器の実施態様におけるアナログ出力を決定するために、どのように値Ｒ２、Ｃ、およびＤが使用されるかを示している。三つの条件が合った場合、エッジが検出されることが確かである。
１．ＲＯＩは望ましいステップエッジのようであり、望ましいステップエッジテンプレート加重正規化相関Ｒ２とＲＯＩが高いということを意味する。
２．コントラストＣは、ノイズ閾値を著しく上回っている。
３．角度Ｄが小さい。
【０２０７】
ＲＯＩ１９１０とステップカーネル１９２０を使用した加重正規化相関操作１９００は、Ｒ２を計算する。ＲＯＩ１９１０とステップカーネル１９２０を使用したコントラスト操作１９３０は、ファジー閾値操作１９４０によってコントラストがノイズレベルを上回るという信頼度を示すファジー論理値１９４２に変換されるＣを計算する。ＲＯＩ１９１０、ステップカーネル１９２０および直行ステップカーネル１９２２、比率操作１９６０のアークタンジェントの絶対値を使用した加重相関操作１９５０および１９５２は、ファジー閾値操作１９７０によって予想されるエッジの方向と実際のエッジの方向の間の角度が小さいという信頼性を示すファジー論理値１９７２に変換されるＤを計算する。
【０２０８】
ファジーＡＮＤ要素１９８０は、エッジ検出器のアナログ出力１９９０を生成するためにＲ２とファジー論理値１９４２と１９７２を操作する。ここで留意すべきは、範囲が０から１である、Ｒ２は、ファジー論理値として直接使用可能であることである。アナログ出力１９９０は、値域は０から１であるが、一つの異なる値域が望ましい場合、たとえば、１００であるような定数を掛けることができる。ここで留意すべきは、エッジ検出器の論理出力はすべての写真が有する感度閾値を用いアナログ出力から生成することである。
【０２０９】
図２０は、リッジエッジを検出するエッジ検出器を実行するための方法を説明する。リッジカーネル２０００は、ＲＯＩのサイズと形状、エッジの所定の方向θに対応して作成される。リッジカーネル２０００において、ＲＯＩは直径１２ピクセルの円であり、その方向θは水平から１５度である。リッジカーネル２０００は、各加重の端から中心までの距離ｒのガウス関数の一次導関数の近似値である。
【０２１０】
【数１８】
2011247898.tif 000020
【０２１１】
図２０において、ａ＝９９であるが、いかなる適切な値でも使用可能である。実施態様において、式９はｂ＝０．３３が使用される。
【０２１２】
リッジカーネル２０００の使用は、ステップカーネル１８００の使用に類似している。コントラストＣは、同じ式を用い、計算するが、カーネル値の合計が０ではないためＲ２は、異なる式を用いる：
【０２１３】
【数１９】
2011247898.tif 000021
【０２１４】
ここで留意すべきは、この式は、カーネル値の合計が０である場合、ステップエッジのために用いられた式から削減することである。
【０２１５】
異なる方法は、実際の方向および予測される方向の間の角度Ｄを決定するために用いられる。値Ｋｉ＋を有する正の回転リッジカーネル２０２０は、エッジ方向θ＋ａで形成され、値Ｋｉ−を有する負の回転リッジカーネル２０１０は、エッジ方向θ−ａで形成される。放物線は、点に適応する。
【０２１６】
【数２０】
2011247898.tif 000022
【０２１７】
放物線の最小値のＸ座標は、エッジの実際の方向および予測される方向との間の角度Ｄの適切な推定値である。
【０２１８】
図２１は、ステップエッジかリッジエッジであるかを検出することができるエッジ検出器の実施態様におけるアナログ出力を決定するために、どのようにリッジカーネルが使用されるかを示している。リッジエッジ検出では、加重正規化相関２１００は、Ｒ２を計算するためにＲＯＩ２１１０とリッジカーネル２１２０を使用する。コントラスト操作２１３０は、ファジー閾値２１４０によってコントラストがファジー論理値に変換されるＣを計算するためにＲＯＩ２１１０とリッジカーネル２１２０を使用する。相関要素２１５０、２１５２、２１５４は、ファジー閾値２１７０によってコントラストがファジー論理値に変換される角度Ｄを計算するためにＲＯＩ２１１０とリッジカーネル２１２０、正の回転リッジカーネル２１２４と負の回転リッジカーネル２１２２を使用する。
【０２１９】
Ｒ２とファジー論理値は、リッジエッジを検出できるエッジ検出器のためのリッジアナログ出力２１９２を生成するためにファジーＡＮＤ要素２１８０により使用される。ステップまたはリッジエッジを検出できるエッジ検出器のために、ステップエッジ検出器２１８８からのリッジアナログ出力２１９２とアナログ出力１９９０は、合成アナログ出力２１９０を生産するためにファジーＯＲ要素２１８２により使用可能である。
【０２２０】
図２２は、エッジ検出のためのパラメーターを設定するために、ユーザーが見て操作するようにＨＭＩに表示されるグラフィカル制御を示す。ガジェットパラメーターを設定するためのＨＭＩ８３０に表示されているグラフィカル制御のセットは、パラメータービューと称する。ほかの写真のパラメータービューは、それが当業者に構築の方法であることが明らかである図２２に十分類似している。
【０２２１】
ネームテキストボックス２２００は、ユーザーにガジェット名を見たり入力させる。時間表示２２０２は、ガジェットの最新起動でかかった時間を示す。論理出力ラベル２２０４は、ガジェットの現在の論理出力値を示し、真（≧０．５）と偽（＜０．５）であるかを見分けるための色、形、または、ほかの指標に変えてもよい。反転チェックボックス２２０６は、ガジェット論理出力を反転させる。
【０２２２】
賛成ボタン２２１０と反対ボタン２２１２は、下記でさらに説明されるように（図４５）、教示として使われる。
【０２２３】
ポジション制御２２２０は、視野内での写真の位置決めに使われる。直径スピナー２２２２は、検出器の直径を変えるのに使われる。方向制御２２２４は、予期されるエッジ方向にエッジ検出器を配置するのに使われる。位置、直径、配置は、また、たとえば図１５の画像表示のように、画像表示の画像操作により設定可能である。
【０２２４】
エッジタイプチェックボックス２２３０は、検出されたエッジのタイプとエッジ極性を選択するのに使われる。濃淡へのステップ、淡濃のステップ、ダークリッジ、ライトリッジは選択可能である。選択のいかなる合成も、何も選択しないことを除いて、可能である。
【０２２５】
揺れスピナー２２４０は、ユーザーにエッジ検出器が特定の位置の周りの配置±ｊピクセルのセットを起動させるような、パラメーターｊを特定させ、最高アナログ出力を有する配置が使用される。
【０２２６】
感度閾値制御２２５０は、ユーザーに写真の感度ファジー閾値を設定させる。ゼロ点ラベル２２５１は、ゼロ点スライダー２２５２により設定可能な、ｔ０１１２０（図１１）への値を示す。１点ラベル２２５３は、１点スライダー２２５４により設定可能な、値ｔ１１１２２を示す。アナログ出力ラベル２２５５は、写真の現在のアナログ出力を示す。アナログ出力はまた、アナログ出力ラベル２２５５の領域内に埋めることにより画像的に示し、それは、その側にある水銀温度計のように縮んだり増えたりする。埋めた領域は、ｔ０の下の第一ゾーン２２５６、ｔ０とｔ１の間の第二ゾーン２２５７、ｔ１の上の第三ゾーン２２５８に対応して３つの異なる色または、パターンに表示可能である。
【０２２７】
コントラスト閾値制御２２６０は、ユーザーにコントラストＣを見せ、コントラストファジー閾値１９４０と２１４０を設定させる。これらの制御は、感度閾値制御２２５０と同様の方法で操作される。
【０２２８】
方向エラー制御２２７０は、ユーザーに実際の方向および予測される方向Ｄの間の角度を見せ、方向ファジー閾値１９７０と２１７０を設定させる。これらの制御は、Ｄの低値が、ファジー論理値を高くすることに対応するので、閾値表示は、左から右のかわりに右から左への埋めることを除いては、感度閾値制御２２５０と同様の方法で操作される。
【０２２９】
図２３は、スポット検出器を実行する方法を説明する。スポットカーネル２３００は、ＲＯＩのサイズと形状に対応して作成される。スポットカーネル２３００のために、ＲＯＩは、直径１５ピクセルの円である。スポットカーネル２３００は、式１８と９を用い、カーネルの中心から各加重の中心までの距離ｒのガウス関数のニ次導関数の近似値である。実施態様において、ｂ＝０．６である。
【０２３０】
スポットカーネル２３００の使用は、リッジカーネル２０００の使用と類似している。加重正規化相関Ｒ２とコントラストＣは、リッジカーネルで使用されたものと同じ式を用い、計算される。
【０２３１】
図２４は、スポット検出器の実施態様におけるアナログ出力を決定するために、どのようにスポットカーネルが使用されるかを示す。スポット検出器の操作は、角度Ｄが計算されない、または使用されないことを除いては、図１９に示されたエッジ検出器実施態様と同一のものである。加重正規化相関２４００は、Ｒ２を計算するためにＲＯＩ２４１０とスポットカーネル２４２０を使用する。コントラスト２４３０は、ファジー閾値２４４０によってファジー論理値に変換されるＣを計算するためにＲＯＩ２４１０とリッジカーネル２４２０を使用する。Ｒ２とファジー論理値は、スポットアナログ出力２４９０を生産するためにファジーＡＮＤ要素２４８０により使用される。
【０２３２】
[探知機のための方法およびヒト‐マシンインターフェイス]
図２５は、実施態様に従い、探知器の操作を説明するために使用される１組の画像表示である。第一の画像表示２５００および第二の画像表示２５０２には、１台の検出器２５１０と１台の探知器２５１２がある。読み手は、検出器２５１０と探知器２５１２の以下の説明は、任意の検出器および探知器に一般的に適用されることを理解する。さらに、読み手は、本発明の範囲内において、探知器を構成するための代替方法が多数派生することを理解する。
【０２３３】
実施態様において、探知器は、さまざまなあらゆる周知の技法を使用して、一次元範囲の接線を検索する。検索方向は接線の法線であり、探知器は接線に沿って補正を指定するために使用される幅パラメータを持ち、周知のやり方で使用される。探知器のアナログ出力は、接線を検索するために使用される特定の方法に依存する。
【０２３４】
実施態様において、探知器は、接線に対して並行なＲＯＩの予測を計算する周知の方法を使用して、接線の一次元範囲を検索し、検索範囲に沿って一次元の形状を作成する。一次元形状は、一次元接線カーネルで畳み込み積分され、ピーク応答の位置は接線の位置に対応する。周知の放物線補間のような補間は、接線の位置の正確度を向上することが望ましい場合に使用できる。別の実施例では、接線は、図１９または図２１の接線検出器を使用して、ここでも正確度を向上することが望ましければ補間することにより、ピークアナログ出力を検索することにより、場所を探すことができる。
【０２３５】
別の実施例では、探知器は、変換、回転、サイズ自由度などの周知の方法を使用して、多次元範囲を検索する。当業者には、本発明の実践においてフォトを配置するために多次元の探知器を採用する方法が明らかであるので、以下の検討は、簡便性のために好まれる、一次元の探知器に限定する。
【０２３６】
検出器２５１０と探知器２５１２は、境界の任意の場所をクリックしてドラッグすることにより、ＦＯＶを移動できる。検出器２５１０は、直径を変更するためのサイズ変更ハンドル２５２０を持ち、探知器２５１２は、幅と範囲を変更するためのサイズ変更ハンドル２５２２と方向を変更するための回転ハンドル２５２４を持つ。すべてのフォトは、境界をドラッグすることにより移動させることが可能で、操作に適した同様なハンドルを持つ。
【０２３７】
図２５の実施態様では、探知器は、画像表示では、プランジャ２５３０と呼ばれる、内側に直線線分のある四角形として描かれる。探知器の幅はプランジャと並行で、範囲はプランジャの法線である。探知器は、プランジャが発見される接線とほぼ平行であるように、ユーザーにより向きが決められる。四角形は検索範囲を示し、プランジャはもしあれば検出される接線の位置を示す。接線が検出されなければ、プランジャは範囲の中心に描かれる。
【０２３８】
探知器は、図では破線として示されているレール２５３２を持ち、プランジャと一致するが、画像表示の接線に対して両方向に伸びている。
【０２３９】
各フォトは、本発明の特定の実施例により決定される最大数まで、ゼロ以上の探知器にリンクできる。リンクの数は、検知器が制御できる自由度の数を決定する。自由度には、回転、サイズ、および、２変換の自由度がある。実施態様では、リンクの最大数は２で、変換の自由度だけが制御される。
【０２４０】
リンクは、画像の接線に従い、探知器のプランジャが移動するとフォトがどのように移動するかを定義する。移動は、リンクされている検知器のレールに対する一定の距離でフォトを固定するように定義される。実施態様では、リンクは、構造要素とベアリングから実際にリンクを作成することができ、プランジャに力が働くとフォトが同じように移動するように、機械的類推を使用して描かれる。
【０２４１】
図２５では、検出器２５１０から探知器２５１２へのリンクには、ロッド２５４０があり、ポスト２５４２により、検出器２５１０とレール２５３２に沿って自由に運動するが、レールに対して正しい角度でロッドを固定しているスライダ２５４４に固く取り付けられている。もし延長すれば、ロッドがフォトの中心を、さらに、レールに近い２つの可能点で通過するように、フォトの境界上に描かれる。探知器のレールは、リンクがある場合にのみ表示される。
【０２４２】
各フォトには、境界上の一部に、四角いハンドルとして描かれているエミッタを持つ。例えば、検出器２５１０はエミッタ２５５０を持ち、探知器２５１２はエミッタ２５５２を持つ。リンクは、フォトのエミッタを探知器の任意の点にドラッグしてドロップすることにより作成される。リンクが既に存在する場合は、ドラッグアンドドロップによりリンクが削除されることがある。または、削除には別のメカニズムが使用されることがある。ユーザーは、リンクの最大許容数を超えるリンクをフォトまたは循環依存から作成することはできない。探知器にエミッタをドラッグする間、ユーザーを支援するために、リンクが作成、削除、または拒否（および理由）されるかどうかをユーザーに伝えるツールのヒントが提供される。
【０２４３】
探知器をドラッグしても、プランジャの振る舞いは変化しない。プランジャがあれば、接線上に固定されており、プランジャがなければ、中心に復帰する。このように、法線が検出されている間に探知器をドラッグしても、検索範囲を変更するだけである。プランジャは視野に対して相対的に移動しない。さらに一般的には、探知器をドラッグしても、リンクされているフォトの位置は変わらない。探知器をドラッグすると、その他のフォトが視野に対して相対的に移動しないように、必要に応じてロッドの長さが調整される。
【０２４４】
任意のプランジャは、法線にあってもなくても、探知器の範囲内でマニュアルでドラッグすることができ、また、任意のリンクされたフォトはこれに応じて移動する。これにより、ユーザーは、リンケージの影響を見ることができる。マウスボタンがリリースされるとすぐに、プランジャは正しい位置に素早く戻る（リンクされたフォトを適切な位置に戻す）。
【０２４５】
図２５では、検出器２５１０は、１台の探知器２５１２にリンクされているので、１つの変換自由度が制御される。自由度は、接線方向に対する法線であり、つまり、ロッド２５４０の方向である。第二の画像表示２５０２を第一の画像表示２５００と比較すると、プランジャ２５３０は、画像の接線（非表示）に従うように右側に移動している。探知器２５１２の視野における位置は変わっていないが、検出器２５１０がプランジャに従い右側へ移動し、物体の接線に従うので、物体自体の運動に従っていることに注目する。機械的類推において、検出器２５１０は、ロッド２５４０によりレール２５３２に固く取り付けられているように移動し、レールは、プランジャとともに移動する。
【０２４６】
図２６は、２台の探知器にリンクされた検出器の振る舞いを説明するために使用される１組の画像表示を示す。第一の画像表示２６００と第二の画像表示２６０２では、検出器２６１０は第一の探知器２６２０と第二の探知器２６３０にリンクされているので、２つの変換の自由度が制御される。自由度は、第一のロッド２６２２と第二のロッド２６３２の方向である。２つの自由度は、直交していないので、独立していないことに注目する。図２６にはハンドルとエミッタは示されていない。
【０２４７】
第二の画像表示２６０２を第一の画像表示２６００に比較すると、第一のプランジャ２６２４は、画像の第一の接線（非表示）に従うように下方へ移動しており、第二のプランジャ２６３４は、第二の接線（非表示）に従うように、左方向とやや下方へ移動している。探知器２６２０と２６３０の視野における位置は変化していないが、検出器２６１０は、プランジャに従うために左下へ移動し、物体の接線に従うので、物体自体の運動に従っていることに注目する。
【０２４８】
機械的類推において、検出器２６１０は、第一のロッド２６２２により第一のレールに、また、第二のロッド２６３２により第二のレールに固く取り付けられているので、移動する。第一のスライダ２６２８は第一のレール２６２６に沿って左にスライドしており、第二のスライダ２６３８は第二のレール２６３６に沿って下方にスライドしていることに注目する。スライダは、２つの直交していない探知器がフォトにリンクされているとき、レールに沿ってスライドする。
【０２４９】
フォトがほぼ平行な２台の探知器にリンクされていれば、運動は不安定になる。探知器の間の角度を限定し、それ以下ではリンクされたフォトが移動しないように設定することが有用である。この状態は、赤のような特別の色を使用して、２つのロッドを表示するなどして、画像表示で何らかのやり方で示すことができる。
【０２５０】
固定位置、またはその他の探知器へのリンクするかのいずれかで、探知器を取り付けることが可能になるため、重要な柔軟性が提供される。図２６では、どちらの探知器もリンクされていないので、視野では固定位置のままになり、照明に対して相対的に固定位置となるが、これはしばしば望ましいことがある。
【０２５１】
図２７は、探知器のうちの１台がお互いにリンクされている、２台の探知器にリンクされた検出器の振る舞いを説明するために使用される１組の画像表示を示す。第一の画像表示２７００と第二の画像表示２７０２では、検出器２７１０は第一の探知器２７２０および第二の探知器２７３０にリンクされている。第二の探知器２７３０は、ロッド２７４０、ポスト２７４２およびスライダ２７４４から第一の探知器２７２０にもリンクされている。スライダ２７４４は、第一の探知器２７２０のレール２７２２に沿ってスライドする。
【０２５２】
探知器にリンクできるフォトの数を制限する必要がないことに注目する。自由度の制限は、１つのフォトが探知器に対して持つことができるリンクの数になる。図２７の例では、検出器２７１０は２つの探知器にリンクされていて、２つの変換の自由度が制御される。第二の探知器２７３０は、１つの探知器にリンクされているので、１つの変換自由度が制御される。第一の探知器２７２０は探知器にリンクされておらず、視野で固定されたままになる。
【０２５３】
探知器は、円弧の上と右の接線に従うように構成される。第二の画像表示２７０２を第一の画像表示２７００に比較すると、円弧２７５０は下方へ移動しており、レール２７２２をこれに従って下方へ移動させる。これにより、検出器２７１０と第二の探知器２７３０の両方が下方へ移動する。検出器２７１０は、物体に対して相対的に同じ位置にあり、第ニの探知器２７３０も同様である。これは、第二の探知器２７３０が視野に固定されていると、上下に移動する円弧２７５０の右側の接線を見失うことになるので、この場合には望ましい。画像の中の物体の接線が直線の場合は、これが問題にならないことに注目する。
【０２５４】
第一の探知器２７２０には、円弧２７５０の上の接線を見つけるために左右に移動する探知器がない。円上のリンクを作成するので、第二の探知器２７３０にリンクできないが、１台の探知器は第一を実行しなければならず、何にもリンクできないので、許可されない。その代わり、視野からの物体の運動により、第一の探知器２７２０が上の接線を見つけることが確実になる。図２７の例では、運動は左から右であり、ビジョン検出器のフレーム速度が高いことにより、物体は各フレームでわずかに運動するだけである。最終的に、第一の探知器２７２０は上の接線を見つけて、円弧２７５０の上が探知器の中心に近い場所を、物体の速度により異なる数のフレーム上で見つける。これらのフレーム上で、第二の探知器２７３０は、右の接線を見つけるために適切に配置されて、正しい位置に置くために必要に応じて、探知器２７１０を左右に移動させる。
【０２５５】
図２８は、探知器により見つけられる接線が直線を延長しない場合を処理するための方法を示す。であるから、探知器の配置は、物体の境界に沿ってかなり正確でなければならない。この方法は、図２７の第一の探知器２７２０が、物体が高速で移動する場合のアプリケーションにおいて使用可能であるので、物体が視野を移動するにつれて、上の接線全体を逃す機会があるかもしれない。
【０２５６】
このような事例に対処するために、探知器は、接線の検索において作成される並行な湾曲運動の数を指定するために使用できるパラメータを持つ。湾曲運動は、接線が湾曲運動のすきまにあたらないように、十分な重複を提供する量だけ、接線にそって間隔をあけられる。
【０２５７】
図２８は、左から２番目の湾曲運動上に接線を見つけた、４つの湾曲運動のある探知器２８００を示す。湾曲運動マーカー例の２８１０や２８１２など、三角形の湾曲運動マーカーは、探知器の図とぶつからないように、破線の湾曲運動の四角２８２０の外側に示される。接線が湾曲運動のどこにも見つからなければ、探知器は湾曲運動四角の中心に戻る（偶数個の湾曲運動のために、湾曲運動マーカーにはならない）。
【０２５８】
図２９は、２つの変換の自由度だけが制御されている実施例でも、物体の回転とサイズの変更を処理するために、どのように探知器を使用できるかを示す。変換だけという制限は、ユーザーにとってはかなりの簡便性と透明性が提供されるが、小さい物体の回転やサイズ変更は、視野の別部分にあるフォトが別の探知器に応じて異なって変換できるため、以前として処理が可能である。小さい回転やサイズ変更は、視野の小さい領域内において変換により、よく概算されるので、フォトが少なくとも１つの近くの探知器にリンクされている限り、物体の回転とサイズの変更は変換のように見える。
【０２５９】
また図２９を参照すると、第一の画像表示２９００と第二の画像表示２９０２は、第一の検出器２９１０、第二の検出器２９１２、第一の探知器２９２０、第二の探知器２９２２、および第三の探知器２９２４を含む。
【０２６０】
第一の検出器２９１０は、近くの第一の探知器２９２０と第二の探知器２９２２にリンクされており、物体が回転またはサイズを変更しても（変更があまり大きくない限り）、適切に配置される。しかし、第二の検出器２９１２は、遠くにあり、回転により、第二の検出器２９１２は第二の探知器２９２２に対して縦方向に誤った位置になりそうであり、サイズ変更により、第一の探知器２９２０に対して水平方向に誤った位置になりそうである。第三の探知器２９２４は、第二の探知器２９２２の代わりに、第二の検出器２９１２の縦方向の位置を取得するために使用され、物体全体の回転が処理できるようになる。遠隔の第一の探知器２９２０は、第二の検出器２９１２のために水平方向を取得するために使用されるので、物体のサイズはあまり変わらない。回転に加えてサイズの変更を処置することが必要であれば、第二の検出器２９１２の近くに水平方向に第四の探知器を追加する。
【０２６１】
第二の画像表示２９０２を第一の画像表示２９００に比較すると、物体（非表示）は、右へ移動して、反時計回りに回転し、この移動は、探知器が物体接線に従うと検出器の移動により見ることができる。第二の探知器２９２２と第三の探知器２９２４は、第一の探知器にリンクされて、検出器の近くに留まる。
【０２６２】
[梯子図を使用する別の論理表示]
図３０は、広く使用されている工業プログラム言語である梯子図を基本とする論理表示の別の表現を示す。図３０の梯子図は、実質的には図１６で示された配線図と同じであり、図中に同じセットの機器と論理相互接続を表す。実施態様では、ユーザーは、配線図と梯子図の間で論理表示を随意に切り替えることができ、いずれかの図を操作および編集できる。
【０２６３】
実施態様では、機器の構成のために梯子図を描くには、ゲート、判断、および出力の論理入力を持つそれぞれの機器に１つのレベルを作成する。レベルの順序は、機器のために自動的に決定された実行順序である。それぞれのレベルは、各論理入力のための１つのコンタクトから構成され、機器のためのアイコンが続く。コンタクトは、通常、非反転の接続で開き、通常、反転接続で閉じる。ＡＮＤのゲートでは、コンタクトは連続して、ＯＲのゲートでは、コンタクトは並行である。各コンタクトに関連するラベルは、論理入力に接続される機器の名前を示す。
【０２６４】
梯子図を簡素化するために、ユーザーは、非反転接続を経由して別の機器の１つの論理入力だけに接続された論理出力を持つ任意のゲートを非表示するように選択することができる。ゲートが非表示であれば、そのゲートのレベルは表示されない。代わりに、そのゲートのコンタクトは、通常、ゲートが使用されるレベルに表示されるコンタクトを開く。
【０２６５】
図３０を参照すると、レベル３０００は、オブジェクト検出判定３００２への入力を示し、レベル３０１０は、オブジェクト合格判定３０１２への入力を示し、レベル３０２２は「拒否」という名前の出力機器への入力を示す。通常開かれたコンタクトのトップ３０３０とサイド３０３２と、通常閉じられたコンタクトボックス３０３４は、ＡＮＤゲート１６１０が非反転接続を経由して１つの論理出力だけに接続されているので、レベル３０００に表示されるコンタクトを置換した、ＡＮＤゲート１６１０（図１６）への入力を表す。
【０２６６】
同様に、レベル３０１０は、通常開かれたコンタクトのホール３０４０、ラベル３０４２、およびＡＮＤゲート（非表示のＡＮＤゲート１６１２）に接続されて、出力がオブジェクト合格判定３０１２に接続されているラベルエッジ３０４４を示す。
【０２６７】
レベル３０２０は、通常開かれたコンタクト３０５０と、ＡＮＤゲート（非表示のＡＮＤゲート１６７０）に接続され、出力が「拒否」という名前の出力機器３０２２に接続されている、通常閉じられたコンタクト３０５２を示す。
【０２６８】
本発明の上述の実施例で使用されている梯子図は、業界で広く使用されている梯子図の限定されたサブセットであることに注目する。梯子図の知識のあるユーザーを支援することを主な目的として提供される。サブセットは、配線図の機能に一致するように選択され、実装を簡単にするとともに、ユーザーが必要に応じて配線と梯子図の間を選択できるようにもする。
【０２６９】
別の実施例では、梯子図のより複雑な実装が提供され、配線図は使用されない。結果は、ビジョン検出器の機能とＰＬＣの機能を組み合わせることで、強力な工業検査機械となるが、複雑性が増すことになる。
【０２７０】
[マーキング、同期された出力、および関連測定]
図３１は、ビジョン検出器の出力信号が記録時間とどのように同期化できるかを説明するために使用されるタイミング図を示す。信号同期は、ダウンストリーム拒否作動装置などのようなさまざまな工業検査目的で望ましい。これらの信号に対する要件は、物体がどのように提示されるか、どのように検出されるかに応じて異なる。
【０２７１】
上記のように、物体は、視覚事象検出または外部のトリガにより検出される（個別の物体がない場合には連続分析モードが使用される）。さらに、物体は、視野で停止するようになった場合には、インデキシングにより、または連続運動により提示できる。外部のトリガを使用する場合、分析は、物体がどのように提示されるかに関係なく、典型的に同じである。しかしながら、視覚事象検出の場合には、分析は、物体が停止するようになるか（インデキシング）、または、ほとんど同じ運動であるか（連続）に依存することがある。例えば、ビジョン検出器は、インデックスされたアプリケーションにおいては、物体の速度を測定または使用できないことがある。
【０２７２】
視覚事象検出は、新しい機能であり、特に連続の物体提示が使用されるとき、新しい出力信号を示唆する。ビジョン検出器が一部の外部作動装置を、直接的またはＰＬＣへの入力として機能することにより、制御できることが望ましい。これは、少なくとも連続提示の場合には、出力信号のタイミングは、物体が生産フローの特定の固定点を通過したときの時点に一定の正確さで関連づけられることを示唆する。図４の例では、固定点は記録点４３０であり、図５と６のタイムラインでは、時間は記録時間５５０、５５２、および６８０である。図３１では、時間は記録時間３１００である。エンコーダカウントを時間の代わりに使用できることに注目する。
【０２７３】
先行技術のビジョンシステムでは、この目標は、外部トリガにより検討され、典型的には、記録時間のマイクロ秒内に反応する光検出器である。ビジョンシステムをトリガするこの信号は（例えば、図１の信号１６６）、ＰＬＣにも使用されて（信号１６２）、ビジョンシステムの出力をダウンストリームの作動装置に同期する。ビジョンシステムの出力は、何ミリ秒後かにあり、この時間は同期せずに使用するためには可変すぎる。
【０２７４】
本発明は、視覚事象検出モードで使用されるとき、作動装置を直接的に制御するか、ＰＬＣにより使用されるかに関わらず、かなりの正確さで記録時間に同期された出力を提供できる。しかしながら、１つの問題は、ビジョンシステムのように、および光検出器とは異なり、ビジョン検出器は、記録時間の何ミリ秒後かに物体について決定を行うことである。さらに、この遅れは、何個のフレームが分析されたか、また、少なくとも、取得／処理サイクルにおいて、記録時間がいつ発生するかに応じて、かなり変動することである。
【０２７５】
図３１は、物体検出論理出力３１４０と物体合格論理出力３１５０を示す。物体検出判定は、出力信号同期のために使用されるモードである「実行されたとき出力」モードにあることに注目する。決定が判定点３１１０で行われると、物体合格論理出力３１５０は状態を変更し、検出パルス３１７０は物体検出論理出力３１４０に表示される。記録時間３１００から判定点３１１０までの決定の遅れ３１３０は可変であることに注目する。
【０２７６】
物体検出論理出力３１４０と物体合格論理出力３１５０は、ＡＮＤゲートに配線されていれば、パルス（非表示）は、検査に合格する物体が検出されるときだけに作成される。物体合格の論理出力が反転されると、パルス（非表示）は、ＡＮＤゲートは検査に不合格な物体が検出されるときだけに作成される。
【０２７７】
検出パルス３１７０および合格物体が検出されたことと不合格物体が検出されたことを示すパルスは、すべて有用である。インデックスされたアプリケーションでは、作動装置により直接使用されることがある。ＰＬＣは、外部トリガを使用して、これらのパルスを作動装置に同期することができる。しかし、物体が連続運動にあり、外部トリガが使用されなければ、可変判定の遅れ３１３０により、作動装置を制御するために直接パルスを使用できないことがある。
【０２７８】
本発明は、記録時間３１００を測定してから、出力信号３１６０の出力パルス３１８０を同期することにより、この問題を解決する。出力パルス３１８０は、記録時間３１００から一定の出力の遅れ３１２０で発生する。図５のタイミング図も参照すると、出力パルス３１８０は、レポートステップ５６０の例であり、出力の遅れ３１２０は遅れ５７０に対応する。
【０２７９】
記録時間を測定する動作は「マーキング」と呼ばれる。記録時間は、画像が取得された周知の時間（カウント）と適切な探知器により決定される物体の周知の位置を使用して、線形補間、最小二乗適合、またはその他の周知の方法により、ミリ秒以下の正確度で決定できる。正確度は、シャッタータイム、取得／処理サイクル時間全体、および物体の速度に依存する。
【０２８０】
実施態様では、ユーザーは、検索範囲が実質的にマーキングに使用される運動方向に沿っている探知器を１つ選択する。記録点は、探知器の範囲の中心点になるように任意に選択される。上記のように、記録点は、固定されている限り、正確な位置は問題ではない架空の基準点である。ユーザーは、この任意の時間からの遅れを調節することにより、出力信号の望ましい同期を達成できる。物体が、アクテイブフレームの間に記録点を横切っていないことが検出されると、記録時間は、推定を基本にすることになり、正確度が落ちることになる。
【０２８１】
ユーザーは、代わりに、物体が最初に検出されるときに発生する記録時間を指定することがある。このオプションは、例えば、視覚事象検出が視野の固定位置に配置される検出器に依存する場合（図４４を参照）など、探知器が使用されていないアプリケーションで選択されることがある。第一の検出点でのマーキングは、一部のアプリケーションでは、値が０．５を交差する時間を見つけるために物体検出判定にファジー論理値を補間することにより正確度を向上することが可能な場合があるにもかかわらず、探知器が使用されるときに比べて正確度が劣ることがある。
【０２８２】
出力信号は、出力の遅れ３１２０が最長の予想決定の遅れ３１３０よりも長い場合にのみ、記録時間に同期できることに注目する。このように、作動装置は、記録点から十分なダウンストリームにあることが必要であり、ほとんどすべてのアプリケーションの場合に期待される。
【０２８３】
外部トリガが使用されると、記録時間は、トリガが発生する時間に相対的である（例えば、図６の記録時間６８０）。出力パルス３１８０は、ダウンストリーム作動装置の直接制御のために、この時間に同期できる。先行技術のビジョンシステムが使用されたように、外部トリガとＰＬＣを使用する場合、マーキングは使用できるが、一般的に必要ではない。
【０２８４】
図３２は、視覚事象検出モードにおいて記録時間の測定する例であるとともに、物体速度、ピクセルサイズのキャリブレーション、および物体の距離や空間の姿勢の測定例でもある。図の各カラムは、列をラベルする機能のある一番目のカラムを除き、本発明により取得され、分析された１つのフレームに対応する。フレームの列３２１０は、フレームを識別するように機能するフレーム番号である。時間の列３２２０は、フレームが取得された時間をある任意の基準時間から測定された時間をミリ秒単位で示す。エンコーダの列３２２５は、フレームが取得された時点でのエンコーダのカウントを示す。物体の検出列３２２０は、物体検出判定への論理入力を示す。これから、アクティブフレームは５９から４６であることがわかる。
【０２８５】
場所の列３２４０は、探知器により測定された、実質的に運動の方向で、ユーザーにより選択された検索範囲を持つような向きになっている接線の位置を示す。場所は、探知器の検索範囲の中心に対して測定され、アクティブフレームのみに示されている。位置がゼロ、記録点、６１と６２の間で、時間４４．２と４６．２の間の記録点、カウント５６９と６１７を横切っていることがわかる。
【０２８６】
この例では、動的画像分析は、２つの連続した非アクティブフレームが見つかった後のフレーム６６で終わる。場所を基本にする記録時間は、６番目の列３２５０に示されているが、フレーム６６の終わりで計算される。示されている４５．０という値は、位置がゼロを交差するフレーム６１と６２の間の線形補間時間である。あるいは、直線は、時間列３２２０と位置列３２４０からのアクティ部なフレームのための点に接することができ、その直線は位置０に対応する時間値を計算するために使用できる。
【０２８７】
物体が最初に検出された時間を基本にする記録時間は、７番目の列３２６０に示される。
【０２８８】
追加の有用な多くの情報が、次の表にまとめられている測定データから取得できる。
【０２８９】
【表２】
2011247898.tif 000023
【０２９０】
このように、情報は、２点を使用して（記録のゼロ交差フレーム６１と６２を使用する線形補間、および、速度とサイズのためにフレーム５９と６４を使用する傾き）、または、最小二乗適合、または、技術のその他の周知の方法により、計算できる。結果は、示されている２つの方法では類似しているが、最小二乗適合方法が一般的により正確であるが、より複雑である。
【０２９１】
記録時間とカウントは、上記のように、出力信号同期のために使用されることがある。物体速度は、さまざまな目的で自動機器に伝達されることがある。ピクセルサイズの計算は、エンコーダカウントのピクセルサイズのキャリブレーションを提供し、生産ラインの物理的距離に比例する。このようなキャリブレーションは、ユーザーのために物理的ユニットで視野の距離提示や、キャリブレーションを基本にしてフォトのサイズや位置を調整することにより、僅かに異なる光学倍率を持つことがあるビジョン検出器の間のセットアップを転送することなど、さまざまな周知の目的で使用できる。
【０２９２】
ピクセルサイズは、各物体に対して計算できるので、値は物体の距離を決定するために使用できる。小さいピクセルサイズは遠くにある物体に相当する。一定速度の生産ラインでは、車窓から見ると、遠くにある物体は近くにある物体よりもゆっくり動くのと同じように、物体速度を使用して、同じ決定を行うことができる。
【０２９３】
図３２のデータは、この目的のためにユーザーにより指名された単独の探知器から取得されることがある。別の実施例では、ユーザーは、視野内の運動の方向に並行または法線のいずれかで、別の２つの探知器を指名できる。このようなすべての探知器は、運動方向に並行な検索範囲を持つような向きになる。このような２つの探知器から取得されるピクセルサイズキャリブレーションの違いは、運動の方向に対して法線となる軸の周囲、および、運動の方向に対して並行に分離された探知器のための物体平面で、および、運動の方向に対して法線となる分離された探知器の運動の方向に対して並行な軸の周囲での、空間での物体の回転を表す。
【０２９４】
図３３は、作動装置のダウンストリーム制御のための同期パルスを生成するために使用される出力ＦＩＦＯを示す。一般的に、多数の物体が検査点とダウンストリーム作動装置の間に並ぶことがあり、出力パルスがある場合、各物体が作動装置に到達してパルスが必要になるまで、このような各物体に対応する出力パルスに関する情報を保持するために、ＦＩＦＯまたは同様なメカニズムが必要である。
【０２９５】
図５と３１を参照すると、第一の物体５００のレポートステップ５６０は、出力パルス３１８０に対応しており、第二の物体５１０が分析された後、出力の遅れ３１２０に応じて、遅れ５７０の後に発生する。出力の遅れ３１２０が物体間の時間よりも大きいと、ＦＩＴＯまたは同様なメカニズムが必要である。
【０２９６】
図３３は、この目的のために使用できる簡単なＦＩＦＯを示す。ＦＩＦＯは、出力シグナルが状態を変更する時間に対応する数字を保持する。決定点３１１０（図３１）で、出力パルスは、例えば、先頭の接線時間３３００と最後の接線時間３３１０のような時間をＦＩＦＯ入力３３２０に置くことにより、スケジュールできる。ソフトウェアタイマーまたはその他のメカニズムは、ＦＩＦＯ出力３３３０から時間を削除することにより決定されたスケジュール時間で実行する。スケジュールされた時間になると、出力信号の状態が変化し、新しいスケジュール時間がＦＩＦＯから削除される。
【０２９７】
[判定、出力、および使用例]
図３４は、物体検出判定のユーザー設定のパラメータ表示を示す。第一のパラメータ表示３４９０は、可視事象検出モードのために使用され、第二のパラメータ表示３４９２は外部トリガモードのために使用される。
【０２９８】
提示制御３４００により、インデックスまたは連続物体提示のいずれかの選択ができる。
【０２９９】
フレームフィルタリング制御３４１０により、ユーザーは、アクティブフレームのカウントまたは合計の物体検出加重に制限を設定できる。最小フレームスピナ３４１２により、図３４を参照しながら図１２で上述されたように、ユーザーはカウントまたは加重閾値に必要な最小を選択できる。最大フレームスピナ３４１４により、ユーザーは、最大フレームカウントまたは加重を選択できる。その後、見つけられるアクティブフレームが何個あるかに関わらず、動的画像分析が終了して、決定が行われる。これにより、ユーザーは、本発明が１つの物体にかける時間を制限できるので、インデクスまたは速度の遅い物体の場合に特に有用である。
【０３００】
アイドル時間制御３４２０により、ユーザーはアイドルステップ５８０（図５）の最低および最高時間を指定できる。最低と最大が等しければ、アイドル時間はユーザーにより固定される。最大が最小より大きければ、ビジョン検出器は、物体が提示されている測定速度を基本にして指定範囲内の時間を自動的に選択できる。図４７と４８に示されている位相固定ループは、物体提示速度を測定するために使用できる。実施態様において、自動的に選択されたアイドル時間は、物体提示周期の半分であり、ユーザー指定の範囲内に納める必要があれば、短縮される。
【０３０１】
紛失フレームスピナ３４３０により、ユーザーは、動的画像分析を終了せずに許容される連続する非アクティブフレームの最大数を指定できる。このようなフレームは、図５の分析ステップ５４２により説明される。
【０３０２】
マーキング制御３４４０により、ユーザーはマーキングモードを選択できる。場所によるマーキングが選択されると、ユーザーは探知器リスト制御３４４２を使用して探知器を指定しなければならない。
【０３０３】
出力モード制御３４５０により、ユーザーはパルスが論理出力にいつ表示されるかを定義するモードを選択できる。
【０３０４】
フレームカウントスピナ３４６０により、ユーザーは外部トリガモードで分析するフレーム数を選択できる。
【０３０５】
図３５は、物体合格判定のユーザー設定のためのパラメータ表示を示す。モード制御３５００により、ユーザーは、図１２のために説明された加重平均方法と、図１３のために説明されたパーセンタイル方法のいずれかを選択できる。パーセンタイル方法が選択されると、説明された閾値ｔはパーセンタイルスピナ３５１０を使用して選択できる。
【０３０６】
図３６は、出力機器のユーザー設定のためのパラメータ表示を示す。モード制御３６００により、ユーザーは、出力信号がどのように制御されるかを選択できる。「直線」モードでは、論理入力は、一切の遅れまたは同期なしで、出力信号に直接渡される。「遅れ」モードでは、論理入力の上昇接線で、出力パルスは、遅れ制御３６１０により指定された量だけ、また、パルス制御３６２０により指定された期間、最近記録された記録時間（またはエンコーダカウント）から遅れた時間に発生するようにスケジュールされる。スケジュールされたパルスは、出力機器に関連づけられたＦＩＦＯに置かれることがある。
【０３０７】
図３７は、本発明がＰＬＣに接続されるとき、可視事象検出モードで操作するように設定する１つのやり方を説明する。論理表示は、「検出アウト」出力機器３７３０に配線された物体検出判定３７２０と「合格アウト」出力機器３７５０に配線された物体合格判定３７４０を示す。適切な一連のフォトとゲートが判定に配線されるが、表示されていない。
【０３０８】
物体検出判定３７２０は、図３４に示されているように、連続提示、場所による記録、実行終了時の出力のために設定される。
【０３０９】
第一のパラメータ表示３７００は、「検出アウト」出力機器３７３０は、記録時間の後、同期された１０ｍｓパルス２５ｍｓを生成するように設定されることを示す。このパルスは、物体検出判定３７２０の上昇接線によりトリガされる。第二のパラメータ表示３７１０は、「合格アウト」出力機器３７５０は、物体合格判定３７４０からの合格／不合格結果を出力信号に直接送信するように設定されることを示す。
【０３１０】
ＰＬＣは、２つの出力信号を感知できるが、「検出アウト」からの信号の上昇接線の時間に注意して、接線上の「合格アウト」の出力をラッチする。その後、ＰＬＣは、物体が検出されていることを理解し、物体が記録点（「検出アウト」の上昇接線の２５ｍｓ前）を横切ったときに検査の結果を知る。
【０３１１】
図３８は、拒否作動装置の直接制御のために、本発明を視覚事象検出モードで操作するように構成する１つのやり方を図説する。論理表示は、不合格物体が検出されるときにパルスを生成するように、物体検出と物体合格判定に配線されたＡＮＤゲート３８１０を示す。ＡＮＤゲート３８１０は「拒否アウト」出力機器３８２０に配線されて、このパルスを受信する。パラメータ表示３８００は、「拒否アウト」出力機器３８２０が、記録時間後に同期された１００ｍｓパルス６５０エンコーダカウントを生成するように構成されていることを示す。このパルスは不合格物体の検出によりトリガされる。物体検出判定は、連続提示、場所による記録、および実行時の出力のために構成される。
【０３１２】
図３９は、ＰＬＣに接続された場合に外部トリガモードで操作するように本発明を構成する１つのやり方を図説する。論理表示は、図３７に示されていたように、「検出アウト」出力機器に配線された物体検出判定と「合格アウト」出力機器に配線された物体合格判定を示す。しかしながら、一連のフォトとゲートを物体検出判定の論理入力に配線する代わりに、「ＴｒｉｇＩｎ」入力機器３９２０が使用される。物体検出の論理入力はフォトに依存せず、少なくとも１つの入力機器に依存するという事実は、外部トリガモードで操作するように判定に命令する。物体検出に何も配線されていなければ、連続分析モードで操作する。
【０３１３】
第一のパラメータ表示３９００と第二のパラメータ表示３９１０は、両方の出力機器が、論理入力をそのまま出力信号に渡すことを示す。ＰＬＣは２つの出力信号を感知して、「検出アウト」の上昇接線上で「合格アウト」の出力をラッチする。その後、ＰＬＣは、物体が検出されたことと検査の結果を警告されて、必要であれば外部トリガから記録時間を取得しなければならない。
【０３１４】
ＰＬＣに接続する場合に本発明を外部トリガモードで操作するように構成する別のやり方は、同期出力パルスを作成するために図３７の出力機器設定を使用することである。この方法では、ＰＬＣはビジョン検出器から記録時間を取得できるので、外部トリガへの接続上の有効な入力を無駄にしない。
【０３１５】
図４０は、拒否作動装置の直接制御のために、外部トリガモードで操作するように本発明を構成する１つのやり方を図説する。操作は、「ＴｒｉｇＩｎ」入力機器４０００が一連のフォトとゲートではなく、物体検出に配線されていることを除けば、図３８で示され説明された設定と同じである。記録時間は、外部トリガの時間だけであることに注目する。
【０３１６】
[連続分析と例]
図４１は、連続ウェブ上でフローの検出のために連続分析モードで操作するように本発明を構成する１つのやり方を図説する。画像表示４１１０は、ビジョン検出器を通過して移動している連続ウェブ４１００の一部を示す。
【０３１７】
探知器４１２０と接線検出器４１２２はウェブを検査するために構成される。ウェブが破損、折り重なる、またはどちらかの接線で大幅に擦り切れるようになれば、探知器４１２０およびまたは接線検出器４１２２は不合格の出力（論理値＜０．５）を作成する。ウェブが上下に移動すれば、探知器４１２０は上の接線を追跡して、下の接線を検出するために接線検出器４１２２を右の相対位置にとどめる。しかしながら、ウェブの幅が大幅に変更すれば、接線検出器４１４２は不合格の出力を作成する。
【０３１８】
論理表示では、「上の」探知器４１４０は探知器４１２０を表し、「下の」検出器４１５０は接線検出器４１２２を表す。これらは、論理出力が反転して、「検出アウト」出力機器４１７０に配線されているＡＮＤゲート４１６０に配線される。パラメータ表示４１３０でわかるように、ＡＮＤゲート４１６０の反転出力は出力信号に直接渡される。
【０３１９】
従って、出力信号は、フォトの論理出力が不合格な場合に必ずアサートされる。信号はビジョン検出器の高いフレーム速度でアップデートされて、ウェブの状態が連続していることを示す。
【０３２０】
図４２は、信号フィルタリングのために物体検出判定を使用する連続したウェブ上のフローの検出のために本発明を構成する１つのやり方を図説する。設定は図４１の設定に類似しており、画像表示４１１０とパラメータ表示４１３０がこの図にも適用される。論理表示は、物体検出判定４２６０がＡＮＤゲート４１６０と「検出アウト」出力機器４１７０の間に配置されることを除いては、図４１と同じ設定を示す。
【０３２１】
パラメータ表示４２００は、物体検出判定がどのように設定されるかを示す。このアプリケーションでは、個別の物体はないが、物体は不良ウェブの伸びに定義される。出力モードは「処理事に出力」するように設定されるので、出力パルスは不良ウェブの各伸びのために作成され、期間は不良品の期間である。
【０３２２】
最低フレームカウントを３に設定することにより、不良ウェブのわずかな伸びは除去されるので検出されない。紛失フレームを３つまで許可することにより、より長い不良部分に埋もれている良いウェブのわずかな伸びも除去される。このように、出力信号は図４１の信号に類似するが、わずかな以上が削除される。これらの値は例に過ぎず、特定のアプリケーションのために適切な値がユーザーによって選択されることに注目する。
【０３２３】
最大フレームカウントは指定されていないので、不良ウェブの伸びは永遠に連続することができ、１つの不良と考えることができる。ウェブが常に検査されているように、アイドル時間はゼロに設定されることがある。
【０３２４】
図４３は、物体検出判定と信号同期のための出力機器を使用する連続ウェブ上のフローの検出のために本発明を構成する１つのやり方を図説する。設定は、「検出アウト」出力機器４１７０がパラメータ表示４３００に示されているように構成されることを除いては、図４２と同じである。
【０３２５】
パラメータ表示４２００では、物体検出判定は、記録時間を、「物体」、ここでは不良ウェブの伸びが最初に検出される時間に設定するように構成されていることに注目する。パラメータ表示４３００でわかるように、５０ｍｓ出力パルスが記録時間の後に生成された６５０エンコーダカウントである。
【０３２６】
[探知器を使用しない物体の検出]
図４４は、アクティブフレームを決定するために物体検出判定への入力として、探知器を使用しない視覚事象検出モードで操作するよう日本発明を構成する１つのやり方を図説する。特徴４４１０を含む物体４４００は、ビジョン検出器の視野を左から右に移動する。コントラスト検出器ＲＯＩ４４２０は、特徴４４１０の存在を検出するように配置される。左の輝度検出器ＲＯＩ４４３０と右の輝度検出器ＲＯＩ４４３２は、距離により定義される視野の範囲で物体を検出するように配置される。
【０３２７】
論理表示は、右の輝度検出器ＲＯＩ４４３２に対応する「右の」輝度検出器４４４０と、左の輝度検出器ＲＯＩ４４３０に対応する「左の」輝度検出器４４４２を示す。「右の」輝度検出器４４４０は、この例の背景は物体４４００よりも明るいため、物体が右の輝度検出器ＲＯＩ４４３２を覆っていないときに真の論理出力を作成する。「左の」輝度検出器４４４２は、出力が反転されるため、物体４４００が左の輝度検出器ＲＯＩ４４３０を覆っていないときに真の論理出力を作成する。従って、ＡＮＤゲート４４６０は、物体４４００の右接線が左の輝度検出器ＲＯＩ４４３０と右の輝度検出器ＲＯＩ４４３２の間にあるとき、真の論理出力を作成する。
【０３２８】
物体４４００の右接線がいずれかのＲＯＩを部分的に覆っているとき、ＡＮＤゲート４４６０の論理出力は実際には０と１の間のファジー論理レベルであることに注目する。コントラスト検出器ＲＯＩ４４２０は、探知器が使用されていないため、移動しないので、左の輝度検出器ＲＯＩ４４３０と右の輝度検出器ＲＯＩ４４３２の間の距離により定義される位置の範囲で特徴４４１０を検出するために十分な大きさでなければならない。
【０３２９】
ＡＮＤゲート４４６０は物体検出判定に配線され、コントラスト検出器ＲＯＩ４４２０に対応する「ホール」コントラスト検出器４４７０は物体合格判定に配線される。この例の判定は、図３８のように、可視事象検出と拒否作動装置の直接制御のために構成される。
【０３３０】
図４４の例では、物体４４００の右接線はかなりまっすぐに配置されるため、一組の輝度検出器の代わりに探知器を容易に使用することができる。しかしながら、明確な接戦がないために探知器を使用することが困難かもしれないアプリケーションや、検出器の組み合わせを使用することが利点になるアプリケーションがある。
【０３３１】
[学習]
図４５は、ユーザーにより示される例を基本とする適切なパラメータ設定を学習するための、ビジョン検出器の実施態様により使用されることがあるルールを図説する。この図は、学習方法例を説明するために、図２２と合わせて使用される。
【０３３２】
実施態様では、フォトは、検出感度のファジー閾値の適切な設定を学習できる。学習プロセスは、どの検出器を使用するか、および、適切である場合には、どの設定が最適に機能しそうであるかに関する提案も提供することがある。学習は、例により、ユーザーが良いか悪いかを判定した物体を提示し、ＨＭＩ８３０とのインタラクションにより示す。
【０３３３】
学習は、デフォルトまたはマニュアル設定が使用できるかに関しては、オプションであるが、アナログ出力絶対的意味を持たないは物理的単位（例えば、グレイレベル）であるため、輝度およびコントラスト検出器には強く推奨される。学習は、エッジ、スポット、およびテンプレート検出器においては、これらの出力は、無次元で絶対的意味のある正規化相関値を主に基本としているため、あまり重要ではない。
【０３３４】
例えば、エッジまたはスポット検出器が８０のアナログ出力を持っていれば、理想的なエッジまたはスポットテンプレートの画像ＲＯＩの相関係数は少なくとも０．８であるため、エッジまたはスポットが確かに検出されていることはかなり確信できる。出力が２５であれば、エッジまたはスポットは検出されていないことをかなり確信できる。しかし、例えば、輝度検出器では、８０は十分明るいだろうか。２５は十分に暗いだろうか。これは、ほとんどの場合、例により学習することが最適である。
【０３３５】
学習プロセスには２つの部分がある。第一の問題は、ユーザーが特定の例を教えるためにどのようにＨＭＩ８３０とインタラクティブするかである。第二の問題は、このような例が提示されると、フォトが何を実行するかである。
【０３３６】
図２２を参照すると、フォトのパラメータ表示には、上向きの矢印のボタン２２１０と下向きの矢印のボタン２２１２がある。ボタンは、論理出力ラベル２２０４のとなりにあり、前述したように真（０．５以上）と誤（０．５未満）を区別するために色またはその他の特徴を変更することがある。以下の検討では、真には緑、誤には赤が使用される。図２２には表示されていないが、上向きの矢印のボタン２２１０は緑で、下向きの矢印のボタン２２１２は赤である。論理出力ラベル２２０４と一致する色との近接性により、ユーザーはボタンの機能を理解する。
【０３３７】
緑の上向き矢印のボタン２２１０をクリックすることは、「このフォトの論理出力が緑（真）であるべきことを学習すること」を意味する。この操作は「上向きの学習」と呼ばれる。赤い下向き矢印のボタン２２１２をクリックすることは、「このフォトの論理出力は今赤（誤）であるべきことを学習すること」を意味する。この操作は「下向きの学習」と呼ばれる。これらの意味は、出力を反転する能力が必要な場合に、特に明確で一義的であることを目的とする。「良い」と「悪い」の言葉は、しばしば、学習のために使用される物体例を説明する場合に使用され、出力が反転されているかどうか、接続されているゲートがどのように使用するかに応じて、意味が変化する。
【０３３８】
物体が検査に合格するためには、すべて真の出力をもたなければならない３つの検出器を使用していると仮定する。各検出器を個別に教えることができるが、これは不必要に手間がかかることになる。良い物体が提示されれば、３つの検出器すべては真でなければならず、従って、どこかを１回クリックすると、「これは良い物体である」と言うことが有用である。一方、悪い物体が提示されれば、どの検出器が誤であるかを知ることができないことがあるので、一般的に個別に教えられる。
【０３３９】
同様に、３つの検出器がＯＲであれば、物体はそれらのうちどれかが真の出力であれば物体が合格することになり、単独のクリックで悪い物体を教えることがあるが、良い物体では、検出器は一般的に個別にトレーニングされる。しかしながら、ここでも、これらのルールは入力と出力が反転されると変化する。
【０３４０】
１回のクリックで複数の検出器を教えることは、図４５に示されたルールに従い、上向き矢印と下向き矢印のボタンをゲートに追加することにより、混乱なく管理できる。ボタンは、各ベートのパラメータ表示で表示されクリックされるが、図４５は説明のためにボタンが論理表示に示されている。ここでも、緑（赤）の上向き矢印（下向き矢印）ボタンをクリックすることにより、ゲートに上向き（下向き）を学習するように命令、つまり、「このゲートの論理出力は今緑（赤）でなければならないことを学習」することを意味する。
【０３４１】
非反転出力のＡＮＤゲートは、非反転入力に配線された機器に上向きを学習するように、および、反転入力に配線された機器に下向きを学習するように、命令することによって、上向きを学習する。例えば、非反転ＡＮＤゲート４５００は、フォト４５０２に上向きを学習するように、ＡＮＤゲート４５０４に上向きを学習するように、およびフォト４５０６に下向きを学習するように、命令することによって、上向きを学習する。非反転出力のＡＮＤゲートは、下向きを学習できないので、ボタンを無効にして、学習のリクエストを無視できる。
【０３４２】
反転出力のＡＮＤゲートは、非反転入力に配線された機器に上向きを学習するように、および、非反転入力に配線された機器に下向きを学習するように命令することにより、下向きを学習する。例えば、反転されたＡＮＤゲート４５１０は、フォト４５１２に上向きを学習するように、フォト４５１４に上向きを学習するように、および、ＯＲゲート４５１６に下向きを学習するように命令することにより、下向きを学習する。反転出力のＡＮＤゲートは、上向きを学習できないので、ボタンを無効にして学習のリクエストを無視できる。
【０３４３】
非反転出力のＯＲゲートは、非反転入力に配線された機器に下向きを学習するように、反転入力に配線された機器に上向きを学習するように命令することにより下向きを学習する。例えば、非反転のＯＲゲート４５２０は、ＯＲゲート４５２２に下向きを学習するように、フォト４５２４に下向きを学習するように、およびフォト４５２６に上向きを学習するように命令することにより、下向きを学習する。非反転出力のＯＲゲートは上向きを学習できないので、ボタンを無効にして学習リクエストを無視できる。
【０３４４】
反転出力のＯＲゲートは、非反転出力に配線された機器に下向きを学習するように、反転入力に配線された機器に上向きを学習するように命令することにより上向きを学習する。例えば、反転のＯＲゲート４５３０は、フォト４５３２に下向きを学習するように、フォト４５３４に下向きを学習するように、およびＡＮＤゲート４５３６に上向きを学習するように命令することにより、上向きを学習する。反転出力のＯＲゲートは下向きを学習できないので、ボタンを無効にして学習リクエストを無視できる。
【０３４５】
ゲートにより上向きまたは下向きを学習するように命令されたフォトは、同様なボタンがクリックされたように作動する。ゲートは、説明したように、学習コマンドを入力に戻す。その他すべての機器はこの例の学習コマンドを無視する。
【０３４６】
上記のルールの１つの例外は、その他のゲートから直接または間接的にフォトに配線されたただ１つの入力をもつゲートはすべて、上向きと下向きを学習できるので、両方のボタンが有効になることである。このようなゲートのための学習コマンドは前記入力に戻され、ゲートの出力と前記入力の両方ではなく、いずれかが反転すれば、反転される。
【０３４７】
ユーザーはこれらの理解を記憶または理解する必要はない。つまり、記憶すべき唯一のルールは、出力させたい色をクリックすることである。マウスが上下のボタンにあるときはいつでもツールのヒントが提供されて、どのフォトがトレーニングされるか、または、ボタンが無効になっている理由を説明する。上下のボタンがクリックされると、明確だが、命令ではないフィードバックが提供されてトレーニングが確かに発生したことを確認する。
【０３４８】
図４６は、フォトがどのように上向きまたは下向きを学習するかを図説する。実施態様では、各フォトは、「出力高データ」と「出力低データ」と呼ばれる２つデータセットを保持する。このような各セットは、カウント、アナログ出力の合計、二乗アナログ出力の合計を含むので、平均出力低ｍｌｏ、平均出力高ｍｈｉ、出力低の標準偏差σｌｏ、および出力高の標準偏差σｈｉが計算できる。各学習コマンドのために、フォトは、次のようにアナログ出力をデータセットに追加する。
【０３４９】
【表３】
2011247898.tif 000024
【０３５０】
図４６の例では、ｘ軸４６４０はフォトのアナログ出力に対応する。高出力値４６００の分布、および低出力値４６１０の分布は適切な物体例から学習されている。平均低出力４６３０、平均高出力４６２０、低出力の標準偏差（非表示）、および高出力の標準偏差（非表示）が計算されている。
【０３５１】
データは、低閾値ｔ０１１２０と高閾値ｔ１１１２２により定義された、フォトの感知ファジー閾値４６５０を計算するために使用される（図１１も参照）。
【０３５２】
【数２１】
2011247898.tif 000025
【０３５３】
パラメータｋは、適当に選択されることがある。実施態様においては、ｋ＝０である。
【０３５４】
上向きまたは下向きを学習するための方法は次のステップに要約される。
１．アナログ出力を計算して、低出力または高出力データを上向きまたは下向き、および論理出力の反転または非反転に該当するように追加する。
２．高出力と低出力データの平均と標準偏差を計算する。
３．計算式２１を使用して、平均と標準偏差を基本にして感知ファジー閾値をアップデートする。
【０３５５】
フォトは、もしあれば、最近のマニュアル閾値設定も保存できるので、ユーザーが望めば復元できる。全てのデータと設定は、ＨＭＩ８３０のすべてのフォトのために保存できるので、学習は複数のセッションで継続できる。ユーザーは、適切なＨＭＩコマンドを使用してデータをクリアおよび確認できる。
【０３５６】
データセットに例がなければ、平均のデフォルト値を使用できる。実施態様では、デフォルトは以下の通りである。
【０３５７】
【数２２】
2011247898.tif 000026
【０３５８】
ここで、ａｌｏは可能な最低アナログ主力であり、ａｈｉは最高である。データのセットに１以下の例が含まれている場合は、標準偏差は０と推定できる。つまり、一般的には薦められないが、単独の例からの学習が可能である。
【０３５９】
別の実施態様では、検出器のための学習コマンドは、教えられている検出器のＲＯＩ上で操作している各タイプの検出器から結果が得られるアナログ出力を計算する。各検出器タイプのデータが計算されて保管され、低出力高出力例の間の距離が大きいものを検索することにより、よりよい検出器の選択を提案するために使用される。
【０３６０】
[紛失および余分な物体検出用に位相ロックループを使用]
図４７は、およそ一定の速度で物体を提示する生産ラインにおいて、物体の提示速度を測定し、紛失および余分な物体を検出するために位相ロックループ（ＰＬＬ）の使用を図説する。パルス列に同期し、紛失および余分なパルスを検出するＰＬＬの実装は、当業者には明確である。
【０３６１】
ある実施例では、記録時間に同期された出力パルスを含む信号は、例えば、出力パルス３１８０を含む出力信号３１６０（図３１）は、従来のＰＬＬの入力に接続される。紛失および余分なパルス検出のための従来のＰＬＬ方法は、紛失および余分な物体を検出するために使用される。従来のＰＬＬにより使用される電圧制御型のオシレータの周波が物体提示速度を与える。
【０３６２】
実施態様では、ビジョン検出器ＤＳＰ９００（図９）内部のソフトウェアＰＬＬが使用される。図４７を参照すると、記録時間の列４７００が、記録が発生すると予想される間、対応するタイムウィンドウ列４７１０を計算するために、ソフトウェアＰＬＬにより使用される。タイムウィンドウ４７２０には記録時間が含まれないので、紛失物体は、タイムウィンドウ４７２０の終わりに対応して、タイム４７３０で検出される。記録時間４７４０は、どのタイムウィンドウの外側で検出されるので、余分な物体は記録時間４７４０に対応するタイム４７５０で検出している。物体の提示速度、および、紛失および余分な物体に関する情報は自動装置に報告できる。
【０３６３】
図４８は、実施態様で使用される新しいソフトウェアＰＬＬの操作を図説する。縦軸４８００に記録時間が描かれ、水平軸４８１０に物体カウントが示されている。例の点４８２０を含む描かれた各点は、検出された１つの物体に対応する。計算において数字の正確度を確保するために、物体カウント０は一番最近の物体に使用されることがあり、マイナスのカウントは前の物体に使用される。次に予想される物体はカウント１に対応する。
【０３６４】
最適直線４８３０は、さらに以下で説明される加重最小二乗方法を使用して計算される。加重は、より最近の点をより遠くにある点よりより強く加重するために選択される。最適直線４８３０の傾きは、物体の提示期間を与えて、カウント＝１に対応する時間は次の物体の予想時間を与える。
【０３６５】
１つの実施例では、最近の点の固定数は等しい加重が与えられ、古い点はゼロの加重が与えられるので、最近の点だけが使用される。使用されている最近の点のセットはＦＩＦＯバッファに保管され、新しい点として最小二乗データをアップデートするには周知の方法が使用され、追加されて、古い点が削除される。
【０３６６】
実施態様において、個別のバターワースフィルタのインパルス応答に対応する加重４８４０が使用される。個別のバターワースフィルタは、ソフトウェアに容易に実装される、二極の、非常に減衰した、永遠インパルス応答デジタル低域フィルタである。優れた低域とステップ応答特徴を持ち、記録時間の履歴全体を検討し、周波応答を制御する調節可能なパラメータを持ち、ＦＩＦＯバッファを必要としない。
【０３６７】
入力Ｘｉによるバターワースフィルタのカウントｉにおける出力Ｙｉは
【０３６８】
【数２３】
2011247898.tif 000027
【０３６９】
ここで、ｆはフィルタパラメータであり、
【０３７０】
【数２４】
2011247898.tif 000028
【０３７１】
及びｖｉは速度項と呼ばれる中間項である。
【０３７２】
入力がｉが０ではないとき単位インパルスのｘ０＝１、ｘｉ＝０であれば、出力はインパルス応答であり、記号ｗｉにより参照される。フィルタの影響は、インパルス応答のある入力を畳み込むことであり、以前のすべての入力の加重平均を作成するが、この場合、加重はｘ−ｉであり。加重４８４０はｆ＝０．１２のときの値ｗ−ｉである。
【０３７３】
バターワースＰＬＬの場合には、最小二乗最適直線を計算するために必要なデータに対応して、３つのバターワースフィルタが使用される。記録時間はｔｉになり、ｉ＝０のとき、最近の物体に対応し、ｉ＜０のとき前の物体に対応し、ｉ＝ｌのとき次の物体に対応する。さらに、すべての時間はｔ０、つまりｔ０＝０に相対させる。以下の加重合計が必要である。
【０３７４】
【数２５】
2011247898.tif 000029
【０３７５】
総和は範囲−∞≦ｉ≦０を超えることに注目する。これらの値は、３つのバターワースフィルタの出力として取得され、指定の入力ｔｉ、ｉｔｉおよびｔｉ２である。
【０３７６】
次の追加値が必要であり、フィルタパラメータｆから派生する。
【０３７７】
【数２６】
2011247898.tif 000030
【０３７８】
最適直線４８３０は、ｔｉ＝ａｉ＋ｂにより与えられるので、従って、
【０３７９】
【数２７】
2011247898.tif 000031
【０３８０】
となる。値ａは、現在の物体提示期間の非常に正確な測定値である。直線の平均化は、近い将来において、任意の点での予想記録時間を計算するために使用できる。物体提示期間の分数として、最適直線の加重ＲＭＳエラーは、
【０３８１】
【数２８】
2011247898.tif 000032
【０３８２】
であり、物体提示速度の可変指標である。
【０３８３】
３つのフィルタに入力される新しい記録時間は、新しい物体とｔ０＝０で最近の間の経過時間である、時間ｔｉに発生する。３つのバターワースフィルタのそれぞれのために、出力を調節する必要があり、速度は新しい物体のためにｉ＝０とｔ０＝０にリセットする必要がある。これは、数式２６が修正されるために必要であり、数字の正確度のためにも必要である。この修正なしでは、Ｃは各点で変化する。次に示すのは、３つのフィルタのための数式であり、修正を示す。出力と速度の新しい値を示すためにダッシュ記号が使用されており、ｕは一時値である。
【０３８４】
【数２９】
2011247898.tif 000033
【０３８５】
バターワースＰＬＬの出力と速度項は、次のように値（ａ、ｂ、Ｅ）のセットに対応するように初期化できる。
【０３８６】
【数３０】
2011247898.tif 000034
【０３８７】
これにより、ａ＝ｐ、ｂ＝０、およびＥ＝０として式３０を使用して、特定の点ｐで開始するようにＰＬＬをリセットすることができる。また、現在のａ、ｂ、Ｅの値と新しいｆの値を使用して、出力と速度項を初期化することにより、ＰＬＬを実行しながら、フィルタの係数を変更できる。
【０３８８】
実施態様では、バターワースＰＬＬは、ＰＬＬがリセットされてからの物体の数と、現在のＥの値を検討することにより、入力記録時間上にロックされているかどうかを決定する。ＰＬＬは、リセットと次のｎ個の物体の間、ロックされていないと考えられる。少なくともｎ個の物体が観察されたら、ＰＬＬは、Ｅがロック閾値のＥｌを下回るとロックし、Ｅがアンロック閾値Ｅｕを上回るとアンロックする。さらに改善すると、アンロックされたフィルタのパラメータｆｕはＰＬＬがアンロックされると使用されて、ロックされたフィルタパラメータｆｌはフィルタがロックされると使用される。フィルタパラメータの切り替えは、式３０を使用して実行され、ａ、ｂ、Ｅの現在値を使用して出力と速度項目を初期化する。
【０３８９】
実施態様において、ｎ＝８、Ｅｌ＝０．１、Ｅｕ＝０．２、ｆｌ＝０．０５、そしてｆｕ＝０．２５。
【０３９０】
ｍ個の連続物体がなければ、次の物体はおよそ次のタイミングに到着する。
【０３９１】
【数３１】
2011247898.tif 000035
【０３９２】
この式と新しい物体の記録時間ｔｎから、次の式によりｍを決定できる。
【０３９３】
【数３２】
2011247898.tif 000036
【０３９４】
バターワー不ＰＬＬ修正のための式を保持するには、紛失しているすべての物体のための記録時間を挿入しなければならない。これは、次の式を使用することにより実現されることがある。
【０３９５】
【数３３】
2011247898.tif 000037
【０３９６】
ｍ＋１の時間が式２９に入力される。
【０３９７】
本発明の最適直線方法に従い、ＰＬＬを実装するためにバターワースフィルタの場所には、任意の個別の低域フィルタを使用できることが理解される。上記の方法を基本にして、２３から３３の式は、選択されたフィルタのために適切に置き換えられる。
【０３９８】
以上、本発明のさまざまな実施例の詳細を説明した。本発明の精神と範囲を逸脱することなく、広い範囲の変更と追加が行えることが明示的に検討される。例えば、本明細書のプロセッサや計算装置は例であり、さまざまなプロセッサとコンピュータが、スタンドアロンと分散型どちらもが、本明細書の計算を実行するために採用できる。同様に、本明細書で説明された撮像装置やその他のビジョン構成要素は例であり、改善されたまたは異なる構成要素が本発明の開示内で採用できる。従って、この詳細説明は、一例に過ぎず、本発明の範囲を制限しない。
【符号の説明】
【０３９９】
１１０、１１２、１１４、１１６、１１８  物体
１２０  ラベル
１２４  ホール
１８０  エンコーダ
３２０  光検出器
４００  視覚検出器
【図１】
2011247898.tif 000038
【図２】
2011247898.tif 000039
【図３】
2011247898.tif 000040
【図４】
2011247898.tif 000041
【図５】
2011247898.tif 000042
【図６】
2011247898.tif 000043
【図７】
2011247898.tif 000044
【図８】
2011247898.tif 000045
【図９】
2011247898.tif 000046
【図１０】
2011247898.tif 000047
【図１１】
2011247898.tif 000048
【図１２】
2011247898.tif 000049
【図１３】
2011247898.tif 000050
【図１４】
2011247898.tif 000051
【図１５】
2011247898.tif 000052
【図１６】
2011247898.tif 000053
【図１７】
2011247898.tif 000054
【図１８】
2011247898.tif 000055
【図１９】
2011247898.tif 000056
【図２０】
2011247898.tif 000057
【図２１】
2011247898.tif 000058
【図２２】
2011247898.tif 000059
【図２３】
2011247898.tif 000060
【図２４】
2011247898.tif 000061
【図２５】
2011247898.tif 000062
【図２６】
2011247898.tif 000063
【図２７】
2011247898.tif 000064
【図２８】
2011247898.tif 000065
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月17日(2011.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の特徴を決定するための方法であって、
前記物体と２次元の視野との間に相対的な動きをもたらすステップであって、前記動きは実質的に一定の速度を有し、前記物体は一組の可視特性を含み、該一組の可視特性は少なくとも１つの可視特性を含む、ステップと、
グローバルシャッターを有する撮像装置を用いて複数のアクティブフレームを撮像するステップであって、前記複数のアクティブフレームの各々は前記視野の画像を含む、ステップと、
前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得時間を取得するステップであって、前記複数の取得時間のうちの各取得時間は、対応する前記アクティブフレームが撮像された時刻に対応する、ステップと、
前記複数のアクティブフレームの分析に応じて複数の位置の値を計算するステップであって、前記複数の位置の値の各位置の値は、関連するアクティブフレームにおける前記一組の可視特性のうちのある可視特性の視野内の位置に対応する、ステップと、
前記複数の位置の値、前記複数の取得時間、及び、前記実質的に一定の速度を用いて前記物体の特徴を決定するステップ
を含む方法。
【請求項２】
前記特徴はピクセルサイズのキャリブレーションを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記特徴は物体の距離を含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記一組の可視特性は複数の可視特性を含み、前記特徴は物体の回転を含む、請求項１の方法。
【請求項５】
物体の特徴を決定する前記ステップがさらに、前記複数の位置の値及び前記複数の取得時間に対して線を当てはめるステップを含む、請求項１の方法。
【請求項６】
複数のフレームを撮像するステップであって、前記複数のフレームの各々のフレームは前記視野の画像を含み、これによって、前記複数のアクティブフレームが前記複数のフレームのサブセットを含むようにするステップと、
前記複数のフレームの分析に応答して複数の物体検出加重を計算するステップであって、該複数の物体検出加重の各々は前記複数のフレームの各々に対応し、前記複数の物体検出加重の各々の物体検出加重は、前記物体が対応するフレームの視野内にあることを示す証拠を含む、ステップと、
前記証拠が十分である前記複数のフレームの一部を前記複数のアクティブフレームとして選択するステップ
をさらに含む、請求項１の方法。
【請求項７】
物体の特徴を決定するためのシステムであって、
前記物体と２次元の視野との間に相対的な動きをもたらす動きプロセスであって、前記動きは実質的に一定の速度を有し、前記物体は一組の可視特性を含み、該一組の可視特性は少なくとも１つの可視特性を含む、動きプロセスと、
複数のアクティブフレームを撮像する、グローバルシャッターを有する撮像装置であって、前記複数のアクティブフレームの各々は前記視野の画像を含む、撮像装置と、
前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得時間を取得するタイミングプロセスであって、前記複数の取得時間のうちの各取得時間は、対応する前記アクティブフレームが撮像された時刻に対応する、タイミングプロセスと、
前記複数のアクティブフレームを分析して複数の位置の値を計算する第１の分析プロセスであって、前記複数の位置の値の各位置の値は、関連するアクティブフレームにおける前記一組の可視特性のうちのある可視特性の視野内の位置に対応する、第１の分析プロセスと、
前記複数の位置の値、前記複数の取得時間、及び、前記実質的に一定の速度を用いて前記物体の特徴を決定する第２の分析プロセス
を備えるシステム。
【請求項８】
前記特徴はピクセルサイズのキャリブレーションを含む、請求項７のシステム。
【請求項９】
前記特徴は物体の距離を含む、請求項７のシステム。
【請求項１０】
前記一組の可視特性は複数の可視特性を含み、前記特徴は物体の回転を含む、請求項７のシステム。
【請求項１１】
前記第２の分析プロセスがさらに、前記複数の位置の値及び前記複数の取得時間に対して線を当てはめることを含む、請求項７のシステム。
【請求項１２】
前記撮像装置がさらに複数のフレームを撮像し、前記複数のフレームの各々のフレームは前記視野の画像を含み、これによって、前記複数のアクティブフレームが前記複数のフレームのサブセットを含み、
前記複数のフレームを分析して複数の物体検出加重を計算する第３の分析プロセスであって、該複数の物体検出加重の各々は前記複数のフレームの各々に対応し、前記複数の物体検出加重の各々の物体検出加重は、前記物体が対応するフレームの視野内にあることを示す証拠を含む、第３の分析プロセスと、
前記証拠が十分である前記複数のフレームの一部を前記複数のアクティブフレームとして選択する選択プロセス
をさらに含む、請求項７のシステム。
【請求項１３】
物体の特徴を決定するための方法であって、
前記物体と２次元の視野との間に相対的な動きをもたらすステップであって、前記物体は一組の可視特性を含み、該一組の可視特性は少なくとも１つの可視特性を含む、ステップと、
所望の時刻に、前記視野に対する前記物体の位置を示す対応するエンコーダカウントを取得するために、前記相対的な動きに応じてエンコード信号を入力するステップと、
グローバルシャッターを有する撮像装置を用いて複数のアクティブフレームを撮像するステップであって、前記複数のアクティブフレームの各々は前記視野の画像を含む、ステップと、
前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得カウントを取得するステップであって、前記複数の取得カウントのうちの各取得カウントは、対応する前記アクティブフレームが撮像された時刻に対応するエンコーダカウントに対応する、ステップと、
前記複数のアクティブフレームの分析に応じて複数の位置の値を計算するステップであって、前記複数の位置の値の各位置の値は、関連するアクティブフレームにおける前記一組の可視特性のうちのある可視特性の視野内の位置に対応する、ステップと、
前記複数の位置の値及び前記複数の取得カウントを用いて前記物体の特徴を決定するステップ
を含む方法。
【請求項１４】
前記特徴はピクセルサイズのキャリブレーションを含む、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記特徴は物体の距離を含む、請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記一組の可視特性は複数の可視特性を含み、前記特徴は物体の回転を含む、請求項１３の方法。
【請求項１７】
物体の特徴を決定する前記ステップがさらに、前記複数の位置の値及び前記複数の取得カウントに対して線を当てはめるステップを含む、請求項１３の方法。
【請求項１８】
複数のフレームを撮像するステップであって、前記複数のフレームの各々のフレームは前記視野の画像を含み、これによって、前記複数のアクティブフレームが前記複数のフレームのサブセットを含むようにするステップと、
前記複数のフレームの分析に応じて複数の物体検出加重を計算するステップであって、該複数の物体検出加重の各々は前記複数のフレームの各々に対応し、前記複数の物体検出加重の各々の物体検出加重は、前記物体が対応するフレームの視野内にあることを示す証拠を含む、ステップと、
前記証拠が十分である前記複数のフレームの一部を前記複数のアクティブフレームとして選択するステップ
をさらに含む、請求項１３の方法。
【請求項１９】
物体の特徴を決定するためのシステムであって、
前記物体と２次元の視野との間に相対的な動きをもたらす動きプロセスであって、前記物体は一組の可視特性を含み、該一組の可視特性は少なくとも１つの可視特性を含む、動きプロセスと、
所望の時刻に、前記視野に対する前記物体の位置を示す対応するエンコーダカウントを取得するために、前記相対的な動きに応答するエンコーダと、
複数のアクティブフレームを撮像する、グローバルシャッターを有する撮像装置であって、前記複数のアクティブフレームの各々は前記視野の画像を含む、撮像装置と、
前記複数のアクティブフレームに対応する複数の取得カウントを取得するタイミングプロセスであって、前記複数の取得カウントのうちの各取得カウントは、対応する前記アクティブフレームが撮像された時刻に対応するエンコードカウントに対応する、タイミングプロセスと、
前記複数のアクティブフレームを分析して複数の位置の値を計算する第１の分析プロセスであって、前記複数の位置の値の各位置の値は、関連するアクティブフレームにおける前記一組の可視特性のうちのある可視特性の視野内の位置に対応する、第１の分析プロセスと、
前記複数の位置の値及び前記複数の取得カウントを用いて前記物体の特徴を決定する第２の分析プロセス
を備えるシステム。
【請求項２０】
前記特徴はピクセルサイズのキャリブレーションを含む、請求項１９のシステム。
【請求項２１】
前記特徴は物体の距離を含む、請求項１９のシステム。
【請求項２２】
前記一組の可視特性は複数の可視特性を含み、前記特徴は物体の回転を含む、請求項１９のシステム。
【請求項２３】
前記第２の分析プロセスがさらに、前記複数の位置の値及び前記複数の取得カウントに対して線を当てはめることを含む、請求項１９のシステム。
【請求項２４】
前記撮像装置がさらに複数のフレームを撮像し、前記複数のフレームの各々のフレームは前記視野の画像を含み、これによって、前記複数のアクティブフレームが前記複数のフレームのサブセットを含み、
前記複数のフレームを分析して複数の物体検出加重を計算する第３の分析プロセスであって、該複数の物体検出加重の各々は前記複数のフレームの各々に対応し、前記複数の物体検出加重の各々の物体検出加重は、前記物体が対応するフレームの視野内にあることを示す証拠を含む、第３の分析プロセスと、
前記証拠が十分である前記複数のフレームの一部を前記複数のアクティブフレームとして選択する選択プロセス
をさらに含む、請求項１９のシステム。