(57)【要約】【課題】テンプレートマッチングの計算コストを低減して処理時間を短縮すること。【解決手段】テンプレートＳ０および１ウインドウ内で走査される複数ｍ０の各対象部分画像領域Ｓｊの画素列Ｇで隣接する画素の濃度に関連する値ｇｎ，ｇ１ｎ；ｇ２ｎ，ｇ３ｎの差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求め、これらの大小関係によって、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを各画素毎に設定する。テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値の不一致を判定して不一致数判定値Ｕｊｎを求め、各画素毎に順次的に計数して不一致数Ｖｊｎを求める。計数した不一致数Ｖｊｎが、予め定めるしきい値Ｖｒ以上になったとき、残余の画素に関する各種の演算動作を打切って停止し、次の対象部分画像領域の走査を行う。こうして前記演算動作の停止によって、各対象部分画像領域の全ての数ｎ０の画素に関する演算動作を行う必要がなくなる。不一致数Ｖｊが最小である対象部分画像領域の位置を求める。【選択図】      図１
2004206165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定める基準画像を形成する複数ｎ０の画素を有し、各画素は、複数濃度を有するテンプレートＳ０を、１ウインドウにわたって順次的に走査し、
テンプレートおよび１ウインドウ内の走査によって設定された複数ｍ０の対象部分画像領域Ｓｊをそれぞれ形成する画素の画素列Ｇで隣接する画素の濃度に関連する値の差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求め、
前記差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの大小関係によって、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎に、設定し、
テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値の不一致を判定して不一致判定値Ｕｊｎを求め、
各対象部分画像領域毎の前記不一致判定値Ｕｊｎが得られた画素の不一致数Ｖｊｎを、各画素毎に順次的に計数して求め、
前記不一致数Ｖｊｎが予め定めるしきい値Ｖｒ以上になったとき、その対象部分画像領域Ｓｊの残余の画素に関して、濃度差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの演算、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎの設定、不一致判定および前記計数の各動作を打切り、テンプレートを、次の対象部分画像領域のために走査し、
各対象部分画像領域毎の前記不一致数Ｖｊ、または各対象部分画像領域でその不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数ｎａで割算して規格化した不一致度Ｗｊが最小である対象部分画像領域の位置を求めることを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
予め定められる基準画像を形成する複数ｎ０の画素を有し、各画素は、複数濃度を有するテンプレートＳ０を、１ウインドウにわたって順次的に走査する走査手段と、
テンプレートおよび１ウインドウ内の走査によって設定された複数ｍ０の対象部分画像領域Ｓｊとをそれぞれ形成する画素の画素列Ｇで隣接する画素に関連する値の差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求める濃度差演算手段と、
前記差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの大小関係によって、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎に、設定する２値論理値設定手段と、
テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値の不一致を判定して不一致判定値Ｕｊｎを判定する不一致判定手段と、
各対象部分画像領域毎の前記不一致判定値Ｕｊｎが得られた画素の不一致数Ｖｊｎを、各画素毎に順次的に計数して求める不一致計数手段と、
前記不一致数Ｖｊｎが予め定めるしきい値Ｖｒ以上になったとき、その対象部分画像領域Ｓｊの残余の画素に関して、濃度差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの演算、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎの設定、不一致判定および前記計数の各動作を打切り、テンプレートを、次の対象部分画像領域のために走査する動作制御手段と、
各対象部分画像領域毎の前記不一致数Ｖｊ、または各対象部分画像領域でその不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数ｎａで割算して規格化した不一致度Ｗｊが最小である対象部分画像領域の位置を求める位置検出手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
動作制御手段の前記しきい値Ｖｒは、
順次的に走査される隣接する前後の各対象部分画像領域Ｓｊ，Ｓｊ＋１の前記不一致数Ｖｊ，Ｖｊ＋１のうち、小さい方の不一致数が、更新されて設定されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
動作制御手段の前記しきい値Ｖｒは、予め設定した値であることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項５】
不一致判定手段は、
２値論理値設定手段からのテンプレートと対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを表す出力に応答し、不一致判定値Ｕｊｎ、
Ｕｊｎ＝ｂｎ・（１−ｂ１ｎ）＋（１−ｂｎ）・ｂ１ｎ
を演算することを特徴とする請求項２〜４のうちの１つに記載の画像処理装置。
【請求項６】
不一致計数手段は、
前記不一致数Ｖｊｎを、その不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数ｎａで割算して規格化し、不一致度Ｗｊを求めることを特徴とする請求項２〜５のうちの１つに記載の画像処理装置。
【請求項７】
濃度差演算手段における前記濃度に関連する値の差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎは、
テンプレートおよび１ウインドウ内の走査によって設定された複数ｍ０の各対象部分画像領域Ｓｊをそれぞれ形成する各画素の濃度を表す値ｇｎ，ｇ１ｎの精度を低下し、こうして精度が低下された濃度ｇ２ｎ，ｇ３ｎの差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎであり、
前記差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの正または負にそれぞれ対応して、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを設定することを特徴とする請求項２〜６のうちの１つに記載の画像処理装置。
【請求項８】
濃度差演算手段における前記濃度に関連する値の差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎは、
前記画素列Ｇで隣接する画素の濃度を表す下位の１または複数の桁Ｌ１〜Ｌｉを除く予め定める上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋによって構成される濃度の差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎであり、
２値論理値設定手段は、前記差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの正または負にそれぞれ対応して２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを設定することを特徴とする請求項７記載の画像処理装置。
【請求項９】
濃度差演算手段における前記濃度に関連する値の差Δｇｎ，Δｇ１ｎは、
前記濃度列で隣接する画素の濃度の差Δｇｎ，Δｇ１ｎであり、
２値論理値設定手段は、前記差Δｇｎ，Δｇ１ｎが予め定める濃度の値Δｇ０以上または未満にそれぞれ対応して、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを設定することを特徴とする請求項２〜６のうちの１つに記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像照合を行う画像処理装置は、加工・組立て・検査・運搬・荷役などの生産および物流工程、道路環境監視、車載ビジョンなどを含む高度道路交通システムなどの広い分野において、種別認識、位置姿勢計測、欠陥認識等のための中核技術として用いられ、これまでも多くの実応用システムに組み込み利用されている。これらのシステムでは、画像のグレーパターンを直接照合するグレー画像照合法が頻繁に用いられている。
【０００３】
グレー画像照合法は、テンプレートマッチング法とも呼ばれ、一般的な手順は次のとおり▲１▼〜▲４▼である。▲１▼テンプレートとなる部分画像を学習見本などから抽出し、基準画像として登録。▲２▼対象画像内を適当な走査ルールに従って、テンプレートにより順次照合していく。▲３▼照合の評価関数を最大（あるいは最小にする）とする位置を求める。▲４▼評価値がある一定基準を満たせば探索成功とする。
【０００４】
このようなテンプレートマッチング法は従来から、いわゆる正規化相関法、残差自乗和法、モーメント法および統計的符号変化法がある。正規化相関法は、ノイズの影響を防ぎ、一致をよく評価することができるが、全体的に一様な陰影の変化に対応するには、標準偏差による正規化（除算）項によらなければならず、また計算コストが多いという問題を有する。残差自乗和法は、ＳＳＤＡ法と略称され、画素濃度の差の２乗和を評価する手法であって、高速であるが、陰影変化および遮蔽に対応することができないという問題がある。モーメント法は、２次元空間曲線上への画素濃度の投影を特徴として利用する方法であり、姿勢変化に対応可能であることが最大の特徴であるが、計算コストが非常に大きく、また陰影変化および遮蔽には弱いという問題がある。統計的符号変化法は、テンプレートと対象部分画像の差において、隣接する画像濃度の符号変化の総和を演算する手法であり、陰影の変化には弱く、合成画像のようにノイズを含まない場合には照合が難しいという問題を有する。
【０００５】
テンプレートマッチング法の有する前述の問題を解決し、ノイズ、陰影、遮蔽に対してロバスト（頑丈）であり、計算コストが小さく、ハードウエア実現に好適な照明評価と言われている他の先行技術は、増分符号相関法である（非特許文献１，２参照）。
【０００６】
先行技術の増分符号相関法は、テンプレートと対象部分画像領域のそれぞれにおける画素列における隣接する画素の濃度差の正、負に対応して増分符号と称する２値論理値を対応させ、この増分符号のビット列を用いてテンプレートと対象部分画像領域との対応する画素の一致の判定を行って、各対象部分画像領域毎の一致の程度を表す評価関数を得る。このような従来からの増分符号相関法では、基準画像を有するテンプレートと、そのテンプレートが仮想上走査される１ウインドウ内の対象部分画像領域との対応する各画像の増分符号の一致数を計数し、一致数の値が大きいほど、一致度が高いことを示し、その一致度が高い対象部分画像の位置を検出する。この一致数は、テンプレートに対応する各対象部分画像領域の全ての画素に関して計数して求めなければならない。したがって計算コストをさらに低減し、処理時間を短縮することが望まれる。
【０００７】
またこの従来の増分符号相関法では、テンプレートと対象部分画像領域とにおける画素列で隣接する画素間に濃度の微小な差が存在しても、一致の判定は得られないので、評価関数によって得られる一致の程度が低くなり、その結果、位置検出精度が低下することである。たとえばワークをテレビカメラで撮像し、その背景が、一見、均一な濃度分布に見えるが、実はその撮像した画像に含まれる背景の隣接する画素間に微小な濃度差が、ノイズによって存在する場合でも、一致の判定が得られない。すなわちこのような微小な濃度差が存在する場合は、ワークの画像と背景の画像との境界における隣接画素間の大きな濃度差が存在する場合と同様に、一致していないことを表す増分符号が得られることになる。その結果、対象部分画像領域のテンプレートとの一致の評価が悪化してしまう。したがって、ワークの位置検出を正確に行うことができない。
【０００８】
【非特許文献１】
五十嵐悟、金子俊一、村瀬一郎：“増分符号相関法による画像照合”、社団法人 精密工学会誌、第66巻 第2号 別冊、(平成12年2月5日発行)
【非特許文献２】
五十嵐悟、金子俊一、村瀬一郎：“増分符号相関によるロバスト画像照合”、電子情報通信学会論文誌(Ｄ)、J 82-D−11、No.01 pp.1-9  (1999年01月)
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、テンプレートマッチングの計算コストを低減して処理時間を短縮することができるようにした画像処理方法および装置を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、たとえば背景画像などのように一見、均一に見える画像の隣接画素間に存在する微小な濃度差が、テンプレートと対象部分画像領域とのパターンマッチングに悪影響を及ぼさないようにした画像処理方法および装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、予め定める基準画像を形成する複数ｎ０の画素を有し、各画素は、複数濃度を有するテンプレートＳ０を、１ウインドウにわたって順次的に走査し、
テンプレートおよび１ウインドウ内の走査によって設定された複数ｍ０の対象部分画像領域Ｓｊをそれぞれ形成する画素の画素列Ｇで隣接する画素の濃度に関連する値の差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求め、
前記差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの大小関係によって、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎に、設定し、
テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値の不一致を判定して不一致判定値Ｕｊｎを求め、
各対象部分画像領域毎の前記不一致判定値Ｕｊｎが得られた画素の不一致数Ｖｊｎを、各画素毎に順次的に計数して求め、
前記不一致数Ｖｊｎが予め定めるしきい値Ｖｒ以上になったとき、その対象部分画像領域Ｓｊの残余の画素に関して、濃度差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの演算、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎの設定、不一致判定および前記計数の各動作を打切り、テンプレートを、次の対象部分画像領域のために走査し、
各対象部分画像領域毎の前記不一致数Ｖｊ、または各対象部分画像領域でその不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数ｎａで割算して規格化した不一致度Ｗｊが最小である対象部分画像領域の位置を求めることを特徴とする画像処理方法である。
【００１２】
また本発明は、予め定められる基準画像を形成する複数ｎ０の画素を有し、各画素は、複数濃度を有するテンプレートＳ０を、１ウインドウにわたって順次的に走査する走査手段と、
テンプレートおよび１ウインドウ内の走査によって設定された複数ｍ０の対象部分画像領域Ｓｊとをそれぞれ形成する画素の画素列Ｇで隣接する画素に関連する値の差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求める濃度差演算手段と、
前記差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの大小関係によって、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎に、設定する２値論理値設定手段と、
テンプレートと各対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値の不一致を判定して不一致判定値Ｕｊｎを判定する不一致判定手段と、
各対象部分画像領域毎の前記不一致判定値Ｕｊｎが得られた画素の不一致数Ｖｊｎを、各画素毎に順次的に計数して求める不一致計数手段と、
前記不一致数Ｖｊｎが予め定めるしきい値Ｖｒ以上になったとき、その対象部分画像領域Ｓｊの残余の画素に関して、濃度差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの演算、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎの設定、不一致判定および前記計数の各動作を打切り、テンプレートを、次の対象部分画像領域のために走査する動作制御手段と、
各対象部分画像領域毎の前記不一致数Ｖｊ、または各対象部分画像領域でその不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数ｎａで割算して規格化した不一致度Ｗｊが最小である対象部分画像領域の位置を求める位置検出手段とを含むことを特徴とする画像処理装置である。
【００１３】
本発明に従えば、対象画像である１ウインドウにわたって、仮想上、テンプレートＳ０を順次的に走査して複数ｍ０の各対象部分画像領域Ｓｊを設定し、このテンプレートと、１ウインドウ内で走査される複数ｍ０の各対象部分画像領域とにおける画素列Ｇで隣接する画素の濃度ｇｎ，ｇ１ｎに関連する値ｇｎ，ｇ１ｎ；ｇ２ｎ，ｇ３ｎの差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求め、大小関係によって増分符号と称することができる２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートおよび対象部分画像領域の対応する各画素毎に設定する。
【００１４】
こうしてテンプレートと対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを用いて、テンプレートの画素と対象部分画像領域の対応する画素との不一致を判定し、その画素の不一致判定値Ｕｊｎを計数して加算して得た各対象部分画像領域Ｓｊ毎の合計値である不一致数Ｖｊ（ｊ＝１〜ｍ０）を計数して求める。１ウインドウ内で走査された複数ｍ０の対象部分画像領域Ｓｊ毎の一致数Ｖｊのうち、最小の不一致数を有する対象部分画像領域の位置を求める。
【００１５】
各対象部分画像領域毎の一致数Ｖｊは、各画素毎に順次的に計数して求められる不一致数Ｖｊｎが、予め定めるしきい値Ｖｒ以上になったとき（Ｖｒ≦Ｖｊｎ）、画素列Ｇで順次的なそれ以降の画素に関する各動作を打切り、次の対象部分画像領域を走査して、テンプレートとのマッチング動作を行う。これによって打切られる各動作、すなわち不一致数Ｖｊｎが予め定めるしきい値Ｖｒ以上になった後の残余の画素に関する濃度差Δｇｎ，Δｇ１ｎ；Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの演算、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎの設定、不一致を判定して不一致判定値Ｕｊｎを求める演算、および不一致判定値Ｕｊｎが得られた画素を計数して不一致数Ｖｊｎを求める演算を停止する。したがって各対象部分画像領域毎の不一致数Ｖｊｎの計数動作時、全ての数ｎ０の画素にわたって前記各動作を行う必要がなく、各画素毎の不一致数Ｖｊｎがしきい値Ｖｒ以上になった時点以降では、前記各動作を停止するようにしたので、これらの各動作を停止した分、計算コストが低減され、処理時間を短縮することができる。不一致数Ｖｊを用いる代りに、不一致度Ｗｊを用いてもよい。不一致度Ｗｊは、対象部分画像領域Ｓｊで、その不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数ｎａで割算して規格化した値である。
【００１６】
また本発明は、動作制御手段の前記しきい値Ｖｒは、
順次的に走査される隣接する前後の各対象部分画像領域Ｓｊ，Ｓｊ＋１の前記不一致数Ｖｊ，Ｖｊ＋１のうち、小さい方の不一致数が、更新されて設定されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、動作制御手段の前記しきい値Ｖｒは、予め設定した値であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、しきい値Ｖｒは、走査者によって予め設定した値であってもよいが、特に本発明では、各対象部分画像領域Ｓｊの不一致数Ｖｊの最小値を更新して設定するようにし、これによって前記各動作の停止を各対象部分画像領域毎にできるだけ少ない数の画素に関して前記停止を行うようにし、計算コストをさらに低減することができ、しかも不一致数Ｖｊの最小である対象部分画像領域を、前記停止時、容易に検出することができる。
【００１９】
また本発明は、不一致判定手段は、
２値論理値設定手段からのテンプレートと対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを表す出力に応答し、不一致判定値Ｕｊｎ、
Ｕｊｎ＝ｂｎ・（１−ｂ１ｎ）＋（１−ｂｎ）・ｂ１ｎ
を演算することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、不一致判定値Ｕｊｎは、たとえばマイクロコンピュータなどのソフトウエアの実行によって達成され、または各種の論理ゲートによって実現されるようにしてもよい。これによって自動的な画像処理が行われる。テンプレートと対象部分画像領域との対応する画素ｇｎ，ｇｎ＋１；ｇ１ｎ，ｇ１ｎ＋１毎の前記２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎは、これらの２値論理値が論理「１」および論理「０」の２進数で表される場合、各画素ｇｎ，ｇ１ｎにそれぞれ対応して不一致判定値Ｕｊｎが、論理式によって自動的に演算して求められる。
【００２１】
また本発明は、不一致計数手段は、
前記不一致数Ｖｊｎを、その不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数ｎａで割算して規格化し、不一致度Ｗｊを求めることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、前述の最小の不一致数を有する対象部分画像領域の位置を求める代りに、本発明の実施の他の形態では、各対象部分画像領域毎の不一致数Ｖｊを、その対象部分画像領域において前記各動作を行った画素の数ｎａで割算して得た規格化された不一致度Ｗｊのうち、不一致度が表す一致の程度が最小である対象部分画像領域の位置を求めるようにしてもよい。複数ｍ０の対象部分画像領域毎の画素の数ｎ０は、相互に異なっていてもよい。
【００２３】
また本発明は、濃度差演算手段における前記濃度に関連する値の差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎは、
テンプレートおよび１ウインドウ内の走査によって設定された複数ｍ０の各対象部分画像領域Ｓｊをそれぞれ形成する各画素の濃度を表す値ｇｎ，ｇ１ｎの精度を低下し、こうして精度が低下された濃度ｇ２ｎ，ｇ３ｎの差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎであり、
前記差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの正または負にそれぞれ対応して、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを設定することを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、濃度差演算手段における前記濃度に関連する値の差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎは、
前記画素列Ｇで隣接する画素の濃度を表す下位の１または複数の桁Ｌ１〜Ｌｉを除く予め定める上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋによって構成される濃度の差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎであり、
２値論理値設定手段は、前記差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの正または負にそれぞれ対応して２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを設定することを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、テンプレートと、１ウインドウ内で走査される各対象部分画像領域とにおける画素列Ｇで隣接する画素の濃度ｇｎ，ｇ１ｎの精度を落として、低い精度の濃度ｇ２ｎ，ｇ３ｎを求め、こうして得られた低精度の濃度ｇ２ｎ，ｇ３ｎの差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを演算して求める。濃度の精度を落とすためには、その一例として、後述の図１１〜図１３に示されるように、各画素の濃度を表す下位の１または複数の桁Ｌ１〜Ｌｉを除く予め定める残余の上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋによって濃度ｇ２ｎ，ｇ３ｎを表し、こうして表された前記上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋから構成される濃度の差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求める。こうして得られた前記差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎの正負にそれぞれ対応して２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートおよび対象部分画像領域の対応する各画素毎に設定する。このように前記差Δｇ２ｎ，Δｇ３ｎを求める段階で、各画素の濃度の精度を落とす。したがって画像の隣接する画素間で存在する濃度ｇｎ，ｇ１ｎの微小な差によって、テンプレートと対象部分画像領域との不一致判定値Ｕｊｎが不所望に、不一致となっていないことを表す結果になることを防ぎ、これによって不一致数Ｖｊによって表される不一致の程度の評価が高くなることがなく、前述の微小な濃度差がパターンマッチングに悪影響を及ぼすことがない。これによって１ウインドウ内のたとえばワークなどの画像の位置検出の精度がノイズなどによって低下することなく、高い位置検出精度を達成することができる。
【００２６】
濃度ｇｎ，ｇ１ｎの精度を落とすために、前述のように下位桁を除く手法に代えて、その他の手法で、精度を落とすようにしてもよい。また本発明に従えば、前述のように複数ｍ０の各対象部分画像領域毎の不一致数Ｖｊを比較し、最小の一致数を有する対象部分画像領域を検索して、その位置を検出する代りに、各対象部分画像領域に含まれる画素のうち、前記各動作を行った数ｎａで割算して規格化した不一致度Ｗｊを用いるようにしてもよい。これによって画素数が相互に異なる対象部分画像領域毎の不一致数Ｖｊを正確に求めることも可能となる。
【００２７】
また本発明は、濃度差演算手段における前記濃度に関連する値の差Δｇｎ，Δｇ１ｎは、
前記濃度列で隣接する画素の濃度の差Δｇｎ，Δｇ１ｎであり、
２値論理値設定手段は、前記差Δｇｎ，Δｇ１ｎが予め定める濃度の値Δｇ０以上または未満にそれぞれ対応して、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを設定することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、後述の図１４または図１５に示されるように、テンプレートおよび対象部分画像領域の隣接する画素間に存在する微小な濃度差がパターンマッチングに悪影響を及ぼすことを防ぐために、これらのテンプレートおよび対象部分画像領域の隣接する画素の濃度の差Δｇｎ，Δｇ１ｎを求め、この濃度の差Δｇｎ，Δｇ１ｎは、予め定める濃度の値Δｇ０をしきい値とし、それ以上またはそれ未満にそれぞれ対応して、増分符号と称することもできる２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートおよび対象部分画像領域の対応する画素毎に設定する。したがってテンプレートおよび対象部分画像領域における隣接する画素間の微小な濃度差が、パターンマッチングに悪影響を及ぼさないようにすることができる。この２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎによって不一致が判定され、前述と同様に不一致判定値Ｕｊｎが計数され、こうして一致数Ｖｊｎが得られ、複数ｍ０の各対象部分画像領域Ｓｊ毎の一致数Ｖｊのうち、最小の不一致数を有する対象部分画像領域の位置を求めて検出する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路２には、テレビカメラ３から、撮像された複数階調を有する濃淡画像を表す画像信号が与えられ、メモリ４にストアされ、このメモリ４は、画像処理の演算のためにも用いられる。処理回路２には、操作者によって操作されて信号が処理回路２に与えられる入力手段５が接続される。処理回路２の画像処理によって、制御手段６は、搬送手段７および把持手段８の動作を制御する。これらの各手段６〜８は、画像処理装置１の出力に基づいて、たとえば加工・組立てを行う装置９を構成する。
【００３０】
図２は、図１に示される画像処理装置１および加工・組立て装置９の一部の構成を簡略化して示す斜視図である。搬送手段７は、たとえばベルトコンベアであって、ワーク１１が、矢符１２のように搬送され、一時停止されてテレビカメラ３によって視野２７が撮像される。この撮像結果の画像処理によって、加工・組立て装置９の把持手段８は、ワーク１１を搬送手段７から取出すことができる。視野２７付近は、照明灯２８によってほぼ均一な明るさで照明される。
【００３１】
図３は、テレビカメラ３によって撮像された画像処理されるべき１ウインドウ１３と、テンプレートマッチングされるべきテンプレートＳ０とを示す図である。図３（１）に示されるウインドウ１３は、図２の視野２７に対応し、ワーク１１の画像１１ａと、背景の画像１５とを含む。図３（２）に示されるテンプレートＳ０の基準画像は、ワーク１１に対応する画像１１ｂと背景の画像１６とを含む。本発明の実施の一形態では、ウインドウ１３は、横５１２×縦４８０画素であり、テンプレートＳ０は、横６４×縦６４画素を有する。ウインドウ１３のワーク画像１１ａとテンプレートＳ０のワーク画像１１ｂとは同一寸法形状を有してもよい。
【００３２】
図４は、ウインドウ１３を拡大して示す簡略化した平面図である。このウインドウ１３は、前述のようにカメラ３によって撮像された画像である。このウインドウ１３にわたって、仮想上、テンプレートＳ０が走査される。この走査された複数ｍ０の各対象部分画像領域Ｓｊ（ただしｊ＝１〜ｍ０）は、テンプレートＳ０と、テンプレートマッチングされる。図４に示される対象部分画像領域Ｓｊは、前述のようにウインドウ１３を走査され、この対象部分画像領域Ｓｊの対応するテンプレートＳ０が有する画素は、濃度と同一の参照符ｇ１，ｇ２，…，ｇｎ，ｇｎ＋１，…，ｇｎ０で示される。テンプレートＳ０に対応する対象部分画像領域Ｓｊに含まれる各画素とその濃度とは、参照符ｇ１ｎ，ｇ１ｎ＋１のように、参照符ｇに代えてｇ１を用いることにする。
【００３３】
図５は、テンプレートＳ０を用いて順次的な走査を行うウインドウ１３を簡略化して示す図である。１ウインドウ１３内で対象部分画像領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｊ，…，Ｓｍ０が、横方向１８および縦方向１９に、１または複数の画素分ずれて順次的な走査が行われる。
【００３４】
再び図４を参照して、拡大して示される対象部分画像領域Ｓｊは、ウインドウ１３に対応して画素ｇ１，ｇ２，…，ｇｎ，ｇｎ＋１，…，ｇｎ０を有する。ウインドウ１３は複数Ｎの画素を有し、各対象部分画像領域ＳｊはテンプレートＳ０と同様に複数ｎ０の画素を有する。
【００３５】
図６は本発明の実施の一形態の処理回路２の動作の一部を説明するためのフローチャートであり、図７は図６の動作に続いて処理回路２によって達成される動作を説明するためのフローチャートである。図６のステップｅ１では、テンプレートＳ０と、テレビカメラ３によって撮像された１ウインドウ１３内の対象部分画像領域Ｓｊとにおける画素列の隣接する画素間の濃度の差Δｇｎ，Δｇｎ１に基づく２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを求める。図６のステップｅ１におけるテンプレートＳ０に関する２値論理値ｂｎは、簡略化して式１で表される。
【００３６】
【数１】
2004206165.tif 000003
【００３７】
図８は、図６のステップｅ１を処理回路２によって実行する動作を説明するためのフローチャートである。ステップｄ１では、カメラ３によって撮像されたウインドウ１３の画像が前述のようにメモリ４にストアされる。先ずテンプレートＳ０に関して、ステップｄ２では、画素の順番の値ｎを１に初期化し、ステップｄ３では、その画素の濃度ｇｎを読出し、また次のステップｄ４では、画素列Ｇで隣接する画素の濃度ｇｎ＋１を読出す。ステップｄ５では、濃度の差Δｇｎを演算して求める。
Δｇｎ ＝ ｇｎ＋１−ｇｎ                                …（２）
【００３８】
濃度ｇｎ，ｇｎ＋１は、全ての桁ｋを有する値であり、たとえばこの実施の形態ではｋ＝８であって、全ての階調は２５６である。
【００３９】
ステップｄ６では、濃度の差Δｇｎが予め定める濃度のしきい値である零以上であるか、すなわち
Δｇｎ ≧ ０                                            …（３）
が成立するかが判断され、そうであればステップｄ７で２値論理値ｂｎを論理「１」に設定し、前述の濃度ｇｎを有する画素に対応して、前述の図９のメモリ領域２３と同様にしてストアする。
【００４０】
ステップｄ６の判断が否定、すなわち
Δｇｎ ＜ ０                                            …（４）
であればステップｄ８では、２値論理値ｂｎを論理「０」に設定してストアする。ステップｄ９では、画素の順番の値ｎが１だけインクリメントされ、テンプレートＳ０の全ての画素数ｎ０を超えていれば、すなわちｎ≧ｎ０＋１でなければ、ステップｄ３に戻り、画素列の隣接する次の画素に関して演算を繰返す。こうして前述の簡略化して示される式８が演算される。
【００４１】
１ウインドウ１３を順次的に走査される対象部分画像領域Ｓｊに関しても、図８と同様な演算が行われる。その参照符は、理解の便宜のために前述の実施の形態と同一の参照符を用いることにし、こうしてテンプレートＳ０の演算と同様に、対象部分画像領域の各領域Ｓｊの各画素ｇ１ｎ，ｇ１ｎ＋１および２値論理値ｂ１ｎが図８の演算によって得られる。
【００４２】
こうして図６のステップｅ１、したがって図８に示される演算によって得られた２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎに関して、図６および図７のステップｅ２〜ｅ２０が実行され、複数ｍ０の対象部分画像領域Ｓｊのうち、不一致数Ｖｊが最も小さい対象部分画像領域Ｓｊの位置を検出することができる。
【００４３】
図９は、図６および図７に示される本発明の実施の一形態の不一致計算の動作を説明するための図である。テンプレートＳ０の各画像の濃度ｇｎは、複数ｋ桁の２進数で表され、メモリ４にストアされている。
【００４４】
ウインドウ１３を走査される対象部分画像領域Ｓｊの各画像毎の濃度ｇ１ｎに関しても同様に、メモリ４にストアされる。
【００４５】
テンプレートＳ０に関する２値論理値ｂｎは、テンプレートＳ０の各画素に対応してメモリ領域３３にストアされる。また同様にして各対象部分画像領域Ｓｊに関する２値論理値ｂ１ｎは、対象部分画像領域Ｓｊの各画素に対応してメモリ領域３４にストアされる。こうして得られるテンプレートＳ０の２値論理値ｂｎと、対象部分画像領域Ｓｊの２値論理値ｂ１ｎとの不一致の計算が、図６の後述するステップｅ３および図７のステップｅ１０で行われる。
【００４６】
再び図６を参照して、ステップｅ２では、次のステップｅ３以降の動作のための初期化を行い、不一致判定値Ｕ１ｎを零とし、またテンプレートＳ０と対象部分画像領域Ｓｊとの画像の順番の値ｎを零として初期化する。ステップｅ３〜ｅ８は、ウインドウ１３の最初の対象部分画像領域Ｓ１に関する演算動作である。これらのステップｅ３〜ｅ８のうち、先ずステップｅ３では、最初の対象部分画像領域Ｓ１に関する不一致判定値Ｕ１ｎを演算して求める。以下の式は、任意の対象部分画像領域Ｓｊに関して記載されており、最初の対象部分画像領域Ｓ１に関しては、ｊ＝１である。
Ｕｊｎ ＝ ｂｎ・（１−ｂ１ｎ）＋（１−ｂｎ）・ｂ１ｎ    …（５）
この式５に示される論理演算結果は、表１のとおりである。
【００４７】
【表１】
2004206165.tif 000004
【００４８】
ステップｅ４では、式５で求められた不一致判定値Ｕ１ｎの数をｎ番目の画像毎に、不一致判定値Ｕ１ｎが得られるたびに加算して計数し、不一致数Ｖ１ｎを求める。
【００４９】
【数２】
2004206165.tif 000005
【００５０】
ステップｅ５では、画素の順番の値ｎを１だけインクリメントし、画素列Ｇの次の画素に関する演算を指示する。ステップｅ６では、テンプレートＳ０および対象部分画像領域Ｓ１における対応する画素に関するステップｅ３，ｅ４，ｅ５の動作が終了したかどうか、すなわち全ての数ｎ０の画素に関する動作が終了して、ｎ＞（ｎ０＋１）であるかが判断され、そうでなければステップｅ３に戻り、次の画素に関して演算動作が行われる。
【００５１】
ウインドウ１３の走査の最初の対象部分画像領域Ｓ１の不一致数Ｖ１の演算が完了した後、ステップｅ７では、その不一致数Ｖ１を、ステップｅ３〜ｅ６によって演算動作を行った全ての画素数ｎ０で割算して規格化し、不一致度Ｗ１を求める。最初の対象部分画像領域Ｓ１に関して式７では、前述のようにｊ＝１であり、また演算動作が行われた画素数ｍは、式７においてｎ＝ｎ０である。式７の値ｎａは、不一致数Ｖｊｎを演算して得るために不一致か否かの判定を行った画素数である。
Ｗｊ ＝ （１／ｎａ）Ｖｊ                                …（７）
【００５２】
ステップｅ８では、走査の最初の対象部分画像領域Ｓ１の不一致数Ｖ１を、演算動作の打切りのためのしきい値Ｖｒとして設定する（Ｖｒ＝Ｖ１）。
こうしてメモリ４には、表２の情報がストアされる。
【００５３】
【表２】
2004206165.tif 000006
【００５４】
図６のステップｅ８を実行した後、図７のステップｅ９に移り、走査の２番目以降の対象部分画像領域Ｓｊ（すなわちｊ＝２，３，…，ｍ０）毎の演算のための初期化を行う。ステップｅ１０では、前述の式５に従って不一致Ｕｊｎを演算する。ステップｅ１１では、不一致数Ｖｊｎ毎に前述の式６に従って各画素毎に加算して計数する。ステップｅ１２では、前述のステップｅ１１で計数された不一致数Ｖｊｎが、演算の打切りのためのしきい値Ｖｒ以上であるか、すなわち
Ｖｊｎ ≧ Ｖｒ                                          …（８）
が判断される。式８が成立しなければ、すなわち不一致数Ｖｊｎがしきい値Ｖｒ未満であるとき、次の画素の指定のために、ステップｅ１３では、画素の順番の値ｎを、１だけインクリメントする。ステップｅ１４では、１つの対象部分画像領域Ｓｊに関する前述のステップｅ１０，ｅ１１，ｅ１２の演算が終了したか、すなわちｎ＞（ｎ０＋１）であるかが判断され、そうでなければ、ステップｅ１０毎に、次の指定された画素に関する演算が続行される。
【００５５】
本発明の実施の形態において重要な構成は、ステップｅ１２において式８が成立したとき、すなわち対象部分画像領域Ｓｊの画素列Ｇにおける順次計数されて増加する不一致数Ｖｊｎが、しきい値Ｖｒ以上となったとき、その対象部分画像領域Ｓｊ内におけるそれ以降の画素ｇｎ＋１〜ｇｍ０に関する前述のステップｅ１０，ｅ１１における不一致判定値Ｕｊｎおよび不一致数Ｖｊｎの各演算動作を、それ以降、行わず、ステップｅ１２からステップｅ１５に移る。これによって不一致数Ｖｊｎがしきい値Ｖｒ以上となった時点で、残余の画素ｇｎ＋１〜ｇｍ０の不一致判定を前述のように行わず、また不一致数Ｖｊｎの計数を行わないので、計算コストを低減することができ、処理回路２による処理時間を短縮することができるようになる。
【００５６】
ステップｅ１５では、前述のステップｅ１４，ｅ１２の実行の後、その対象部分画像領域Ｓｊの不一致度Ｗｊを、前述の式７に従って演算して求める。こうして１ウインドウ１３内における対象部分画像領域Ｓｊの走査が終了したか、すなわちｊ＞（ｍ０＋１）であるかが判断され、走査が終了していなければ、次のステップｅ１７に移る。
【００５７】
ステップｅ１７では、既に設定されているしきい値Ｖｒに比べて、前述のステップｅ９〜ｅ１４で得られたステップｅ１５の実行直前で得られた不一致数Ｖｊがさらに小さい値であるか（Ｖｒ＞Ｖｊ）が判断され、そうであれば、今回のより小さい不一致数Ｖｊを、しきい値Ｖｒとして設定し直して更新する。こうしてしきい値Ｖｒは、ウインドウ１３内における対象部分画像領域Ｓｊの最小の不一致数Ｖｊに更新されて自動的に設定されることになる。ステップｅ１７において不一致数Ｖｊがしきい値Ｖｒ以上であって、式８が成立するとき、しきい値Ｖｒの更新は行われない。ステップｅ１９では、対象部分画像領域Ｓｊを予め定める画素分ずらし（ｊ＝ｊ＋１）、走査の方向に隣接する次の走査の対象部分画像領域Ｓｊの設定が行われ、この新たに設定された対象部分画像領域Ｓｊに関してテンプレートＳ０との演算がステップｅ９から再び実行される。
【００５８】
ステップｅ２０では、ウインドウ１３内で走査された全ての対象部分画像領域Ｓｊ（ｊ＝１〜ｍ０）の不一致数Ｖｊのうち、最も小さい不一致数Ｖｈを検出し、この最も小さい不一致数Ｖｈが得られた対象部分画像領域Ｓｈの位置を検出して出力する。この最小の不一致数Ｖｈが得られる位置にワーク１１が存在するものと判断し、把持手段８によって、ワーク１１の把持のための移動を行うことができる。
【００５９】
図１０は、本発明の実施の他の形態の処理回路２の動作を説明するためのフローチャートである。図１０に示される実施の形態は、前述の図１〜図９に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。図１〜図９の実施の形態では、演算の打切りのためのしきい値Ｖｒを設定するにあたり、特に図６に関連して前述したように、自動的に、最初の対象部分画像領域Ｓ１の不一致数Ｖ１が設定されるように構成されたが、図１０の実施の形態では、しきい値Ｖｒは、入力手段５によって設定される。図１０のステップｆ１は、図６のステップｅ１に対応し、１ウインドウ１３内で走査される全ての対象部分画像領域Ｓ１〜Ｓｍ０に関して、図１０のステップｆ２〜ｆ１０が実行される。ステップｆ２〜ｆ９は、図７のステップｅ９〜ｅ１６に対応し、それぞれ同様な動作が実行される。ステップｆ１０は、図７のステップｅ１９に対応する。ステップｆ１１では、前述の図７のステップｅ２０と同様に、ウインドウ１３内で走査される全ての対象部分画像領域Ｓｊの不一致数Ｖｊのうち、最小の不一致数Ｖｈを検出して、その最小不一致数Ｖｈが得られる位置を検出する。
【００６０】
図７のステップｅ２０および図１０のステップｆ１１において最も小さい不一致数を検出する代りに、本発明の実施の他の形態では、走査された全ての数ｍ０の対象部分画像領域Ｓｊの不一致度Ｗｊのうち、最も小さい不一致度Ｗｈを検出して、その最も小さい不一致度Ｗｈが得られた対象部分画像領域Ｓｈの位置を検出するようにしてもよい。
【００６１】
前記２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを演算して求める前述の図６のステップｅ１および図１０のステップｆ１に代えて、図１１〜図１３に示される本発明の実施の他の形態、図１４に示される本発明の実施のさらに他の形態、および図１５に示される本発明の実施の他の形態によって、たとえば背景画像などのように一見、均一に見える画像の隣接画素間に存在する微小な濃度差が、テンプレートと対象部分画像領域とのパターンマッチングに悪影響を及ぼさないようにし、これによって検出精度をさらに向上することができる。
【００６２】
図１１は、本発明の実施の他の形態におけるウインドウ１３の各画素の濃度を説明するための図である。各画素毎の濃度は、複数ｋの桁の２進数で表され、たとえばこの実施の形態では桁数ｋ＝８であり、最下位の桁Ｌ１〜最上位の桁Ｌｋを有し、２５６（＝２８）の階調を有する。
【００６３】
前述の図６のステップｅ１および図１０のステップｆ１に代えて、本発明の実施の形態では、テンプレートＳ０に関する２値論理値ｂｎを、そのテンプレートＳ０の画素列Ｇ＝｛ｇｎ｝ｎ＝１，２，…，ｎ０＋１に対応する長さｎ０の増分符号と称することができる２値論理値のビット列Ｂ＝｛ｂｎ｝ｎ＝１，２，…，ｎ０を作り、また同様にしてカメラ３によるウインドウ１３を構成する入力画像のテンプレートＳ０に対応する複数ｍ０の各対象部分画像領域Ｓｊ（ｊ＝１〜ｍ０）毎の各画素列で隣接する画素ｇ１ｎ，ｇ１ｎ＋１間の増分符号と称することができる２値論理値ｂ１ｎを演算して求める。テンプレートＳ０に関する２値論理値ｂｎの演算を簡略化して記載すると、次の式９のとおりとなる。
【００６４】
【数３】
2004206165.tif 000007
【００６５】
図１２は、式９の処理回路２による動作をさらに具体的に示すフローチャートである。図１２のステップｐ１では、カメラ３による撮像画像を、前述のようにウインドウ１３としてメモリ４にストアする。
【００６６】
図１３は、図１２に示される本発明の実施の一形態の一致計算の動作を説明するための図である。テンプレートＳ０の各画像の濃度ｇｎは前述の図１１に示されるようにｋ桁で表され、そのうち下位の１または複数ｉの桁Ｌ１〜Ｌｉを除く残余の予め定める上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋによって構成される濃度ｇ２ｎは、図１３のメモリ領域２１に、テンプレートＳ０の各画素に対応してストアされる。たとえばｉ＝２であってもよい。
【００６７】
ウインドウ１３を走査される対象部分画像領域Ｓｊの各画像毎の濃度ｇ１ｎに関しても同様に、下位の１または複数ｉの桁Ｌ１〜Ｌｉを除く残余の予め定める上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋによって濃度ｇ３ｎが表され、メモリ領域２２内にストアされる。
【００６８】
ステップｐ２では、画素の順番を表す変数ｎを１に初期化し、次のステップｐ３では、図１３のテンプレートＳ０での画素の濃度ｇｎを読出し、次のステップｐ４において前述のように上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋによって構成される階調ｇ２ｎを求める。またステップｐ５で、画素列Ｇ＝｛ｇｎ｝ｎ＝１，２，…，ｎ０＋１で隣接する画素の濃度ｇｎ＋１を読出し、ステップｐ６では、前述の予め定める上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋによって構成される階調ｇ２ｎ＋１を読出して求める。
【００６９】
ステップｐ７では、隣接する画素間の濃度差Δｇ２ｎを、ステップｐ４，ｐ６で得た濃度ｇ２ｎ，ｇ２ｎ＋１を用いて求める。
Δｇ２ｎ ＝ ｇ２ｎ＋１−ｇ２ｎ                          …（10）
【００７０】
ステップｐ８では、濃度の差Δｇ２ｎが、正または零であるか、すなわち
Δｇ２ｎ ≧ ０                                          …（11）
であるかが判断され、そうであれば次のステップｐ９で２値論理値ｂｎを、論理「０」に設定する。
【００７１】
ステップｐ８の判断が否定、すなわち
Δｇ２ｎ ＜ ０                                          …（12）
であれば、ステップｐ１０で２値論理値ｂｎを、論理「１」に設定する。
【００７２】
ステップｐ１１では、画素列Ｇの順序ｎが１だけインクリメントされ、テンプレートＳ０の合計ｎ０個の画素に関して濃度の差が求められていなければ、ステップｐ１２からステップｐ３に戻って演算を繰返す。こうして図１３のメモリ領域２３には、テンプレートＳ０に関する２値論理値ｂｎが各画素ｇｎに対応してストアされることになる。テンプレートＳ０に関する図１２の動作は、簡略化して式９のように表すことにする。
【００７３】
対象部分画像領域Ｓｊの各画素の濃度ｇ１ｎ，ｇ１ｎ＋１に関しても、図８と同様な演算が行われ、前述のメモリ領域２２に予め定める上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋの濃度ｇ３ｎ，ｇ３ｎ＋１がストアされて得られ、これによってメモリ領域２４には対象部分画像領域Ｓｊに関する２値論理値ｂ１ｎが各画素ｇ１ｎに対応してストアされる。
【００７４】
再び図６を参照して、ステップｅ１で前述のようにメモリ領域２３，２４で２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、テンプレートＳ０および各対象部分画像領域Ｓｊ毎に関して求めた後、前述の図６のステップｅ２または図１０のステップｆ２以降の動作が実行される。
【００７５】
図１４は、本発明の実施の他の形態の処理回路２の動作を説明するためのフローチャートである。図１４に示される実施の形態は、前述の図１〜図９の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、前述の図６のステップｅ１および図１０のステップｆ１における濃度の差Δｇｎおよびその濃度の差Δｇｎに基づく２値論理値ｂｎの演算手法が異なる。この図１４に示される本発明の実施の形態において、テンプレートＳ０に関する２値論理値ｂｎは、前述の式１および式９に対応して簡略化して表すと、式１３のとおりとなる。
【００７６】
【数４】
2004206165.tif 000008
【００７７】
図１４のステップｑ１〜ｑ１０は、前述の図８のステップｄ１〜ｄ１０にそれぞれ対応するが、そのうち特に図８のステップｄ６に対応するステップｑ６では、濃度の差Δｇｎが比較される予め定める濃度のしきい値Δｇ０が零でない値に定められ、たとえば全階調が２５６に定められるとき、たとえばΔｇ０＝４などの値であってもよい。
【００７８】
ステップｑ６において、
Δｇｎ ≧ Δｇ０                                      …（14）
が成立すると判断されると、ステップｑ７で２値論理値ｂｎに論理「０」が設定される。
【００７９】
ステップｑ６の判断が否定、すなわち
Δｇｎ ＜ Δｇ０                                      …（15）
であればステップｑ８で２値論理値ｂｎに論理「１」が設定されてストアされる。図１４に示される実施の形態のそのほかの構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。
【００８０】
図１５は、本発明の実施のさらに他の形態の処理回路２の動作を説明するための図である。この図１５に示される実施の形態は、前述の図１４に関連して前述した実施の形態に類似する。注目すべきはこの実施の形態では、前述の式１４，１５の演算が、メモリ４に予めストアされているルック・アップ・テーブル（略称ＬＵＴ）を参照して行われる。テンプレートの画素列Ｇの隣接する画素ｇｎ，ｇｎ＋１間の濃度の差Δｇｎが＋２５５〜−２５５まで変化するとき、２値論理値ｂｎは、このテーブルに基づき、予め定めるしきい値Δｇ０に基づいて決定される。この実施の形態によれば、しきい値Δｇ０を、入力手段５（図５参照）によって入力し、また変更することが容易であるという利点がある。図１５に示される実施の形態のそのほかの構成と動作は、前述の図１４に示される実施の形態と同様である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、テンプレートＳ０と、１ウインドウ内の走査される対象部分画像領域Ｓｊとにおいて対応する画素毎の増分符号と呼ぶことができる２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを、画素毎に設定し、テンプレートと対象部分画像領域との対応する画素毎の前記２値論理値の不一致判定値Ｕｊｎを求めて各画素毎に順次的に計数して不一致数Ｖｊｎを求め、こうして得られた不一致数Ｖｊｎが予め定めるしきい値Ｖｒ以上になったとき、残余の画素に関する演算動作を打切り、次の対象部分画像領域の走査を行うようにしたので、その対象部分画像領域に含まれる全ての数ｎ０に関する前記各動作を行う必要がなく、これによって計算コストを低減し、処理時間を短縮することができる。
【００８２】
さらに本発明によれば、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを求めるにあたり、（１）濃度の精度を落とし、たとえば複数ｋの桁Ｌ１〜Ｌｋで表される各画素毎の濃度の下位の１または複数桁Ｌ１〜Ｌｉを除く残余の上位桁Ｌｉ＋１〜Ｌｋを用い、または（２）濃度の差Δｇｎ，Δｇ１ｎが予め定める濃度の値Δｇ０以上または未満にそれぞれ対応して、２値論理値ｂｎ，ｂ１ｎを設定する。こうして１ウインドウ内で走査される各対象部分画像領域のたとえば背景などに存在する隣接画素間のノイズなどによる微小な濃度差が存在しないものと判定することができる。これによって画素列Ｇで隣接する画素間の微小な濃度差に起因した不一致判定値Ｕｊの一致数Ｖｊまたは不一致度Ｗｊが大きくなることを防ぎ、１ウインドウ内におけるテンプレートの画像と同一画像が存在する対象部分画像領域の位置を、高い精度で検出することができるようになる。こうして隣接画素間の微小な濃度差が、テンプレートと対象部分画像領域とのパターンマッチングに悪影響を及ぼさないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図７に示される画像処理装置１および加工・組立て装置９の一部の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図３】テレビカメラ３によって撮像された画像処理されるべき１ウインドウ１３と、テンプレートマッチングされるべきテンプレートＳ０とを示す図である。
【図４】ウインドウ１３を拡大して示す簡略化した平面図である。
【図５】テンプレートＳ０を用いて順次的な走査を行うウインドウ１３を簡略化して示す図である。
【図６】本発明の実施の一形態の処理回路２の動作の一部を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６の動作に続いて処理回路２によって達成される動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】図６のステップｅ１を処理回路２によって実行する動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図６および図７に示される本発明の実施の一形態の不一致計算の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の他の形態の処理回路２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の他の形態におけるウインドウ１３の各画素の濃度を説明するための図である。
【図１２】式９の処理回路２による動作をさらに具体的に示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示される本発明の実施の一形態の一致計算の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の他の形態の処理回路２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施のさらに他の形態の処理回路２の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１  画像処理装置
２  処理回路
３  テレビカメラ
４  メモリ
１３  ウインドウ
２１〜２４  メモリ領域
【図１】
2004206165.tif 000009
【図２】
2004206165.tif 000010
【図３】
2004206165.tif 000011
【図４】
2004206165.tif 000012
【図５】
2004206165.tif 000013
【図６】
2004206165.tif 000014
【図７】
2004206165.tif 000015
【図８】
2004206165.tif 000016
【図９】
2004206165.tif 000017
【図１０】
2004206165.tif 000018
【図１１】
2004206165.tif 000019
【図１２】
2004206165.tif 000020
【図１３】
2004206165.tif 000021
【図１４】
2004206165.tif 000022
【図１５】
2004206165.tif 000023