(57)【要約】【課題】  画像中の円状のオブジェクトを正確に、且つ、外乱に対してロバストに検出すること。【解決手段】  エッジ画像をサンプルポイントの数に応じた方向にずらし、合成した累積画像における注目配置位置での累積度Ｚを得（Ｓ９０４）、エッジ画像におけるテンプレートオブジェクトの各サンプルポイントの位置の画素の水平、垂直方向のエッジ成分の変化、各サンプルポイントの位置に基づいてパラメータＷを求め（Ｓ９０５）、Ｚ、Ｗに基づいたスコアＳがＳ≧αの場合、注目配置位置を、求めるべき中心位置として決定する（Ｓ９０８）。【選択図】  図９
2005165692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理装置であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成手段と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成手段と、
前記エッジ画像中の所定の1点から前記複数点の夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出手段と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算手段と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算手段と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記パラメータ計算手段は、前記テンプレートオブジェクトの中心を原点とした場合の前記テンプレートオブジェクト上の点ｉの座標値を（ｘｉ、ｙｉ）、点ｉと重なる前記エッジ画像上の画素の垂直方向のエッジ成分をＰ、水平方向のエッジ成分をＱとした場合、前記パラメータは、｜｜ｘｉ×Ｐ｜−｜ｙｉ×Ｑ｜｜を全てのｉについて加算することにより、前記パラメータを求めることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記スコアの値は、前記複数点と重なる前記エッジ画像上の画素と位置的に対応する前記累積画像上の画素値の合計値の増加に応じて大きく、且つ前記パラメータの減少に応じて前記スコアが大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理方法であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成工程と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成工程と、
前記エッジ画像中の所定の1点から前記複数点の夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出工程と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算工程と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算工程と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
コンピュータに請求項４に記載の画像処理方法を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納することを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形のオブジェクトを含む画像におけるオブジェクトの位置を特定する画像処理技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像中の所定の形状のオブジェクトを検出する処理は従来から提案されている。このような技術は例えば、電子部品を電子回路基板上の所定の位置に配置する場合に適用されている。
【０００３】
この場合、上記所定の位置近傍には所定の形状を有するマーカがプリントされており、カメラによりこのマーカを含む電子回路基板を撮像する。そして撮像した画像中のマーカを検出すると共に、その位置を検出することで、カメラの位置から見て電子回路基板上のマーカがどの位置に配置されているのかを求め、この電子回路基板上に電子部品を配置するアームは、この求めた位置に正確に電子部品を配置する。
【特許文献１】特開２００２−１４０７１３号公報
【特許文献２】特開平５−１１３３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献では、単にエッジ画像を生成し、このエッジ画像上で所定の形状のオブジェクトを検出するものであるが、例えば電子回路基板に外乱光が入った場合、エッジ画像上ではエッジが消失し、正確な検出対象オブジェクトの位置検出は困難となる。
【０００５】
また、オブジェクト自体の材質により光の反射状況が変わり、余計なエッジが発生したり、必要なエッジ（検出対象オブジェクトのエッジ）が消えたりすることがある。
【０００６】
従って上記特許文献に係る技術では、このような問題が生じた場合には、エッジ画像上から正確な検出対象オブジェクトの位置検出は困難となる。
【０００７】
本発明は以上の問題に鑑みて成されたものであり、画像中の円状のオブジェクトの位置を正確に、且つ、外乱に対してロバストに検出する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。
【０００９】
即ち、円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理装置であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成手段と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成手段と、
前記エッジ画像中の所定の1点から前記複数点の夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出手段と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算手段と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算手段と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定手段と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。
【００１１】
即ち、円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理方法であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成工程と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成工程と、
前記エッジ画像中の所定の1点から前記複数点の夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出工程と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算工程と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算工程と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定工程と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、画像中の円状のオブジェクトの位置を正確に、且つ、外乱に対してロバストに検出する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下添付図面を参照して、本発明を好適な実施形態に従って詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る画像処理システムの基本構成を示すブロック図である。本実施形態に係る画像処理システムは、カメラ１０１，コンピュータ１０２に大別される。
【００１５】
カメラ１０１は現実空間を撮像するものであり、静止画像、動画像の何れも撮像可能である。尚、以下では１つの画像中の円状のオブジェクトの位置を求める処理について説明するので、カメラ１０１が静止画像を撮像する場合にはこの１つの静止画像を以下の処理対象の原画像として扱い、動画像を撮像する場合には、順次カメラ１０１から出力される夫々の画像のうち１つを以下の処理対象の原画像として扱う。
【００１６】
次にコンピュータ１０２を構成する各部について説明する。
【００１７】
１０３はＣＰＵで、ＲＡＭ１０４やＲＯＭ１０５に格納されているプログラムやデータを用いてコンピュータ１０２全体の制御を行うと共に、後述する各処理を実行する。
【００１８】
１０４はＲＡＭで、外部記憶装置１１０や記憶媒体ドライブ装置１１１からロードされたプログラムやデータを一時的に記憶するためのエリアを備えると共に、ＣＰＵ１０３が各処理を行うために用いるワークエリアも備える。また、カメラ１０１から入力される画像を一時的に記憶するためのエリアも備える。
【００１９】
１０５はＲＯＭで、ブートプログラムやコンピュータ１０２の設定データなどが格納されている。１０６，１０７は夫々キーボード、マウスで、ＣＰＵ１０３に各種の指示を入力するために用いられる。１０８はインターフェース（Ｉ／Ｆ）部で、カメラ１０１をコンピュータ１０２に接続するためのものであり、このインターフェース部１０８を介してカメラ１０１が撮像した画像のデータがコンピュータ１０２（実際にはＲＡＭ１０４）に入力される。
【００２０】
１０９は表示装置で、ＣＲＴや液晶画面などにより構成されており、画像や文字を必要に応じてＣＰＵ１０３の制御により表示する。１１０は外部記憶装置で、ハードディスクドライブ装置等に代表される大容量情報記憶装置で、ここにＯＳやＣＰＵ１０３に後述する各処理を実行させるためのプログラム、後述する各処理に必要となるデータ等が保存されており、これらは必要に応じてＣＰＵ１０３の制御によりＲＡＭ１０４に読み出される。
【００２１】
１１１は記憶媒体ドライブ装置で、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記録されたプログラムやデータを読み出して、ＲＡＭ１０４や外部記憶装置１１０に出力する。なお、この記憶媒体に、外部記憶装置１１０が格納するプログラムやデータの一部、もしくは全部を記録しておき、これらを記憶媒体ドライブ装置１１１により記憶媒体から読み出してＲＡＭ１０４にロードするようにしても良い。１１２は上述の各部を繋ぐバスである。
【００２２】
次に、以上の構成を有するコンピュータ１０２が行う処理について説明する。
【００２３】
カメラ１０１から撮像画像（原画像）がＲＡＭ１０４に入力されると、ＣＰＵ１０３は、この撮像画像のエッジ画像を周知のエッジ検出技術でもって生成する。生成したエッジ画像はＲＡＭ１０４内に記憶させる。このエッジ画像を構成する各画素の値（画素値）は周知の通り、撮像画像を構成する各画素の値を微分したものである。
【００２４】
なお本実施形態ではカメラ１０１は円状のオブジェクトを含む画像を撮像するものとする。従ってエッジ画像中には円状のオブジェクトのエッジが含まれている。以下の処理では、撮像画像におけるこの円状のオブジェクトの位置（即ち、エッジ画像における円状のオブジェクトの位置を求めることに等価である）を検出することを目的とする。
【００２５】
図２は円状のオブジェクトを含むエッジ画像の例を示す図である。同図において２００はエッジ画像で、２０１は円状のオブジェクトのエッジ部分を示す。本実施形態では「円状」の文言は「真円」を意味するものとして以下用いる。
【００２６】
撮像画像から円状のオブジェクトの位置を求めるためには、先ず、この円状のオブジェクトと略同形、略同サイズの円状のエッジを示すテンプレートオブジェクトに係るデータを用意する必要がある。
【００２７】
このテンプレートオブジェクトに係るデータとは、
・  テンプレートオブジェクトのエッジ上（円周上）に設ける複数点の位置を示すデータ
・  上記複数点の夫々から、テンプレートオブジェクトの中心への方向ベクトルの成分データ
である。本実施形態では上記複数点は、円周上を等分割する４点とする。即ち、「テンプレートオブジェクトのエッジ上（円周上）に設ける複数点の位置を示すデータ」は、例えば円の半径をｒ、円周上の点を（ｒ×ｓｉｎθ、ｒ×ｃｏｓθ）（０≦θ≦３６０）と表現する場合、ｎ（１≦ｎ≦４）番目のデータを（ｒ、θｎ）（θｎ＝９０×ｎ）のセットとして表現する。この複数点の夫々を以下サンプルポイントと呼称する場合がある。
【００２８】
また、「上記複数点の夫々から、テンプレートオブジェクトの中心への方向ベクトルの成分データ」については、図３に示す如く、円周上に設けた複数点の夫々（３０２ａ〜３０２ｄ）から、円３００（テンプレートオブジェクト）の中心３０１に向かう方向ベクトル（３０３ａ〜３０３ｄ）の成分のデータであって、且つこの方向ベクトルの長さは、この円の半径に相当する。
【００２９】
このような各サンプルポイントのデータ（ｒ、θｎ）、ベクトル成分データは予め作成しておき、外部記憶装置１１０に保存もしくは記憶媒体に記録しておき、必要に応じてＲＡＭ１０４にロードする。
【００３０】
なお、データは（ｒ、θｎ）で表すことに限らず、（ｘ、ｙ）の直交座標系で表すものでも良い。
【００３１】
次に、撮像画像から生成されるエッジ画像中の所定の１点を中心にエッジ画像を上記各ベクトル方向（４方向、即ちサンプルポイントの数に応じた方向）にずらした場合について、それぞれのずらした後のエッジ画像を加算する処理を、行うことでエッジ画像の累積画像を生成する。この累積画像の生成処理についてより詳細に説明する。
【００３２】
図４は、この累積画像を生成する過程を示す図である。図４において、４００は撮像画像から生成されるエッジ画像中に設けた所定の１点で、この１点を中心に、エッジ画像をずらす。ずらす方向は夫々、図３に示した、各ベクトル３０３ｃ、３０３ｄ、３０３ａ、３０３ｂの方向である。またずらす量については夫々、各ベクトル３０３ｃ、３０３ｄ、３０３ａ、３０３ｂの大きさに相当する。図４において４５１〜４５４はずらす方向、量を示す矢印であり、図３の各ベクトル３０３ｃ、３０３ｄ、３０３ａ、３０３ｂが示す方向、大きさと一致する。（ａ）〜（ｄ）は夫々、エッジ画像をベクトル３０３ｃ、３０３ｄ、３０３ａ、３０３ｂの方向にずらした場合について示している。
【００３３】
（ａ）において４１２はずらす前のエッジ画像で、４０２はエッジ画像４１２中の円状のオブジェクトのエッジを示す。４１３は、エッジ画像４１２中の所定の１点４００の位置からベクトル３０３ｃが示す方向に、ベクトル３０３ｃの大きさだけずらしたエッジ画像であり、当然これに伴い、エッジ４０２の位置も同様に移動する。４０３は移動後の円状のオブジェクトのエッジを示す。
【００３４】
（ｂ）において４１４は、エッジ画像４１２中の所定の１点４００の位置からベクトル３０３ｄが示す方向に、ベクトル３０３ｄの大きさだけずらしたエッジ画像であり、当然これに伴い、エッジ４０２の位置も同様に移動する。４０４は移動後の円状のオブジェクトのエッジを示す。
【００３５】
（ｃ）において４１５は、エッジ画像４１２中の所定の１点４００の位置からベクトル３０３ａが示す方向に、ベクトル３０３ａの大きさだけずらしたエッジ画像であり、当然これに伴い、エッジ４０２の位置も同様に移動する。４０５は移動後の円状のオブジェクトのエッジを示す。
【００３６】
（ｄ）において４１６は、エッジ画像４１２中の所定の１点４００の位置からベクトル３０３ｂが示す方向に、ベクトル３０３ｂの大きさだけずらしたエッジ画像であり、当然これに伴い、エッジ４０２の位置も同様に移動する。４０６は移動後の円状のオブジェクトのエッジを示す。
【００３７】
以上、（ａ）〜（ｄ）に示す如くずらしたエッジ画像４１３〜４１６は夫々の画素値に加算する処理を行う。その結果生成される画像が上記累積画像である。従ってエッジ同士が重なった部分の画素値は他よりも大きな値となる。
【００３８】
図５は、上記処理により生成される累積画像を示す図である。同図に示す如く、上記エッジ画像４１２における円状のオブジェクトのエッジ４０２を各ベクトル３０３ｃ、３０３ｄ、３０３ａ、３０３ｂの方向、大きさに応じてずらして互いに重ねたものが４０３乃至４０６として示されている。このような累積度のデータは予め作成しておき、外部記憶装置１１０に保存もしくは記憶媒体に記録しておき、必要に応じてＲＡＭ１０４にロードする。
【００３９】
しかし、図７に示すようなエッジ画像（現実空間中で強い光が円状のオブジェクトに照射されている状態でこの円状のオブジェクトを撮像した撮像画像から得られるエッジ画像、もしくはノイズが重畳されたエッジ画像）の場合、累積画像上では上記１点８１０に重なるエッジが少なくなることがある。またこのような場合、円状のオブジェクトの位置の累積度よりも大きい累積度が他に存在する可能性もあり、累積度のみでは円状のオブジェクトの位置を特定することはできない。
【００４０】
よって本実施形態では、このような問題に対処するために、現在のテンプレートオブジェクトの位置が円状のオブジェクトと位置的に一致するか否かを以下説明する処理によって判断する。
【００４１】
先ず、エッジ画像の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分を周知のエッジ検出技術でもって求める。即ち、エッジ画像において、水平方向のエッジ成分の変化、垂直方向のエッジ成分の変化を求める。これら水平方向のエッジ成分の変化、垂直方向のエッジ成分の変化はエッジ画像を構成する画素毎に求める。即ち、画素Ｐ（ｘ、ｙ）について求めたエッジ成分から画素Ｐ（ｘ＋１，ｙ）について求めたエッジ成分への変化を画素Ｐ（ｘ、ｙ）に対する「水平方向のエッジ成分の変化」を示すデータとして求め、画素Ｐ（ｘ、ｙ）について求めたエッジ成分から画素Ｐ（ｘ，ｙ＋１）について求めたエッジ成分への変化を画素Ｐ（ｘ、ｙ）に対する「垂直方向のエッジ成分の変化」を示すデータとして求める。なお、各方向のエッジ成分の変化の求め方については、特に限定するものではなく、各方向のエッジ成分の変化が分かるのであれば、どのような方法を用いても良い。
【００４２】
そしてサンプルポイントにおける画素について求めた「水平方向のエッジ成分の変化を示すデータ」、「垂直方向のエッジ成分の変化を示すデータ」と、上記サンプルポイントからオブジェクト基準点へのベクトルデータとを用いて、現在テンプレートオブジェクトがエッジ画像上の円状のオブジェクトと位置的に一致しているか否かを判断する。この判断処理についてより詳細に説明する。
【００４３】
図６は、この判断処理を説明する図である。同図において６００はテンプレートオブジェクトを示し、６０１乃至６０４は上記４点のサンプルポイントを示す。
【００４４】
（ａ）ではエッジ画像の各サンプルポイントにおける位置の垂直方向のエッジ成分の変化を参照しており、円の場合、サンプルポイント６０１の位置におけるエッジ画像上の画素の垂直方向のエッジ成分の変化は０に近い。これはサンプルポイント６０３についても同様である。一方、サンプルポイント６０２，６０４については逆に垂直方向のエッジ成分の変化は大きい。また、サンプルポイント６０１，６０３のオブジェクト基準点６００からのｘ方向の距離は他のどの円周上の点よりも大きく、サンプルポイント６０２，６０４のオブジェクト基準点６００からのｘ方向の距離は他のどの円周上の点よりも小さい。
【００４５】
一方、（ｂ）ではエッジ画像の各サンプルポイントにおける位置の水平方向のエッジ成分の変化を参照しており、円の場合、サンプルポイント６０１の位置におけるエッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分の変化は大きい。これはサンプルポイント６０３についても同様である。一方、サンプルポイント６０２，６０４については逆に水平方向のエッジ成分の変化は０に近い。また、サンプルポイント６０１，６０３のオブジェクト基準点６００からのｙ方向の距離は他のどの円周上の点よりも小さく、サンプルポイント６０２，６０４のオブジェクト基準点６００からのｘ方向の距離は他のどの円周上の点よりも大きい。
【００４６】
以上の性質を利用して、以下の式に従って各サンプルポイントに対するパラメータを計算する。
【００４７】
ｗｎ＝｜｜ｘｎ×ｇｘｎ｜−｜ｙｎ×ｇｙｎ｜｜    （ｎ＝１，２，３，４）
ここでｘｎは、ｎ番目のサンプルポイントの位置からオブジェクト基準点に向かうベクトルの成分のうちｘ成分、ｙｎは、ｎ番目のサンプルポイントの位置からオブジェクト基準点に向かうベクトルの成分のうちｙ成分、ｇｘｎはエッジ画像上でｎ番目のサンプルポイントの位置の画素について求めた垂直方向のエッジ成分の変化、ｇｙｎはエッジ画像上でｎ番目のサンプルポイントの位置の画素について求めた水平方向のエッジ成分の変化を示す。
【００４８】
例えばサンプルポイント６０１についてこのパラメータｗ１を求めると、ｘｎは大きい値でｇｘｎは０に近い値であるのでその積は０に近い。また、ｙｎは０に近い値でｇｙｎは大きい値であるのでその積は０に近い。よってその差分の絶対値もまた０に近い。これはその他のサンプルポイントについてパラメータｗｎを求めても０に近い値となる。
【００４９】
即ち、円状のオブジェクトとテンプレートオブジェクトとが位置的に一致している場合、どのサンプルポイントについてパラメータｗｎを求めても０に近い値となる。そこでこれらパラメータを総合的に評価得るために、Ｗ＝ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４を計算し、Ｗの値を示すデータをＲＡＭ１０４に記憶させる。このパラメータＷもまた、円状のオブジェクトとテンプレートオブジェクトとが位置的に一致している場合、その値は０に近い値となる。
【００５０】
そして求めた上記累積度Ｚ、上記パラメータＷの２つを用いて、注目配置位置が円状のオブジェクトと位置的に一致しているか否かを判断する。
【００５１】
判断には以下の式を用いる。
【００５２】
Ｓ＝１−ＥＸＰ（−Ｚ×（Ｋ−Ｗ）／Ｎ）
ここで、Ｎはテンプレートオブジェクト上のサンプルポイント数
Ｋは定数
即ちこの式は、パラメータＷの値が小さいほどスコアＳの値も最大値１に近づくようになっており、且つ累積度Ｚの値が大きいほどスコアＳの値も最大値１に近づくようになっている。従ってスコアＳの値の増減と、パラメータＷ、累積度Ｚの増減の関係が上記の通りであれば、このような式に限定されるものではない。なお、Ｗ＞Ｋの場合にはＳ＝０とする。このスコアＳとは、円形のオブジェクトとテンプレートオブジェクトとがエッジ画像上で一致している度合いを示すものである。
【００５３】
そしてスコアＳの値が所定値以上である場合、注目配置位置を、求めるべき円状のオブジェクトの中心位置として決定する。なお、この決定した位置は撮像画像上における位置でもあるので、結果として撮像画像上における円状のオブジェクトの位置を求めることができる。
【００５４】
また、スコアＳの値が所定値以下である場合、テンプレートオブジェクトの位置を移動させ、以降の処理を繰り返す。
【００５５】
なお、スコアＳの値が所定値以上の場合、これを候補としてＲＡＭ１０４に記憶させ、新たに他の候補を求めるべく、テンプレートオブジェクトの位置を移動させ、以降の処理を繰り返すようにしても良い。その場合、結果として求めた各候補の位置を撮像画像上に表示し、操作者に閲覧させるようにしても良い。
【００５６】
図９は以上説明した撮像画像上における円状のオブジェクトの位置を求めるための処理のフローチャートである。なお、同図のフローチャートに従ったプログラムはＲＡＭ１０４にロードされ、ＣＰＵ１０３がこれを実行することにより、コンピュータ１０２は以上説明した各処理を実行する。尚、各ステップにおける処理については以上説明したとおりであるので、ここでは簡単に説明する。
【００５７】
なお、本処理の前段で、既に、「テンプレートオブジェクトのエッジ上（円周上）に設ける複数点の位置を示すデータ」、「複数点の夫々から、テンプレートオブジェクトの方向ベクトルの成分データ」については予め求めており、ＲＡＭ１０４にロードされているものとする。
【００５８】
先ず、ＲＡＭ１０４に撮像画像を入力する（ステップＳ９０１）。そしてこの撮像画像のエッジ画像を生成する（ステップＳ９０２）。次に、注目配置位置における累積度Ｚを得る（ステップＳ９０４）。
【００５９】
次に、エッジ画像上の水平方向のエッジ成分の変化、垂直方向のエッジ成分の変化を求め、これと、各サンプルポイントの位置に基づいて、各サンプルポイントについてパラメータｗｎを求め、更にその合計値としてのパラメータＷを求める（ステップＳ９０５）。
【００６０】
そして上記式に基づいてスコアＳを求め、所定の閾値α以上であるか否かを判断する（ステップＳ９０６）。Ｓ＜αである場合、処理をステップＳ９０７に進め、テンプレートオブジェクトをエッジ画像上で移動させ（テンプレートオブジェクトを用いたエッジ画像上での処理位置を移動させ）（ステップＳ９０７）、ステップＳ９０４以降の処理を行う。
【００６１】
一方、Ｓ≧αの場合、処理をステップＳ９０８に進め、このときのテンプレートオブジェクトの位置を、求めるべき円状のオブジェクトの中心位置として決定する（ステップＳ９０８）。
【００６２】
なお、Ｓ≧αの場合、候補の１つとして記憶しておき、全画像上あるいは所定の範囲の画像上に限ってスコアＳを求め、その候補の中から最もスコアＳの値が大きい位置を、求めるべき円状のオブジェクトの中心位置として決定しても良い。更に、近傍のスコアＳを考慮してサブピクセルレベルでオブジェクトの中心位置を決定しても良い。
以上の処理により、本実施形態によって、撮像画像から円状のオブジェクトの位置を決定することができる。また本実施形態によれば、現実空間中で円状のオブジェクトへの光量が大きかったり、撮像画像に対するノイズが多かったりする等の原因で、エッジ画像上の円状のオブジェクトが、一部が消失したりした場合であっても、「円」という形状を利用したパラメータＷを求めることで、より正確に円状のオブジェクトの位置を決定することができ、よりロバストな位置決定方法を提供することができる。
【００６３】
なお、撮像画像の入力形態として本実施形態ではカメラ１０１から入力する例を示したが、これに限定するものではなく、外部記憶装置１１０や記憶媒体ドライブ装置１１１からＲＡＭ１０４へのロードや、スキャナにより読み取ってＲＡＭ１０４に入力する等、他の入力形態でも良いことはいうまでもない。
【００６４】
また、累積度Ｚを得る方法は上記処理に限定されるものではなく、当業者が考え得る方法の何れも適用することができ、特に限定するものではない。
【００６５】
また、上記説明で、サンプルポイントの数やその配置等は上記説明に限定するものではない。
【００６６】
［第２の実施形態］
第１の実施形態ではカメラ１０１とコンピュータ１０２とを別個の装置としたが、カメラ１０１、コンピュータ１０２とを１セットにした装置を構成するようにしても良い。その場合、この装置は例えば従来技術でも説明した、電子回路基板基板上に電子部品を配置する装置等、各動作を行うための専用装置の一部としても良い。
【００６７】
［その他の実施形態］
本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６８】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６９】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７０】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像処理システムの基本構成を示すブロック図である。
【図２】円状のオブジェクトを含むエッジ画像の例を示す図である。
【図３】複数点の夫々から、円状のオブジェクトのエッジで囲まれた領域内の所定の１点への方向ベクトルを説明する図である。
【図４】累積画像を生成する過程を示す図である。
【図５】累積画像を示す図である。
【図６】現在テンプレートオブジェクトがエッジ画像上の円状のオブジェクトと位置的に一致しているか否かの判断処理を説明する図である。
【図７】現実空間中で強い光が円状のオブジェクトに照射されている状態でこの円状のオブジェクトを撮像した撮像画像から得られるエッジ画像、もしくはノイズが重畳されたエッジ画像を示す図である。
【図８】エッジ４０３乃至４０６の夫々が交差する１点８１０を説明する図である。
【図９】撮像画像上における円状のオブジェクトの位置を求めるための処理のフローチャートである。
【図１】
2005165692.tif 000003
【図２】
2005165692.tif 000004
【図３】
2005165692.tif 000005
【図４】
2005165692.tif 000006
【図５】
2005165692.tif 000007
【図６】
2005165692.tif 000008
【図７】
2005165692.tif 000009
【図８】
2005165692.tif 000010
【図９】
2005165692.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月20日(2004.12.20)
【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】
円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理装置であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成手段と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成手段と、
前記エッジ画像中の所定の1点から夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出手段と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算手段と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算手段と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記パラメータ計算手段は、前記テンプレートオブジェクトの中心を原点とした場合の前記テンプレートオブジェクト上の点ｉの座標値を（ｘｉ、ｙｉ）、点ｉと重なる前記エッジ画像上の画素の垂直方向のエッジ成分をＰ、水平方向のエッジ成分をＱとした場合、前記パラメータは、｜｜ｘｉ×Ｐ｜−｜ｙｉ×Ｑ｜｜を全てのｉについて加算することにより、前記パラメータを求めることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記スコアの値は、前記複数点と重なる前記エッジ画像上の画素と位置的に対応する前記累積画像上の画素値の合計値の増加に応じて大きく、且つ前記パラメータの減少に応じて前記スコアが大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理方法であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成工程と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成工程と、
前記エッジ画像中の所定の1点から夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出工程と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算工程と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算工程と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
コンピュータに請求項４に記載の画像処理方法を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納することを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
即ち、円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理装置であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成手段と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成手段と、
前記エッジ画像中の所定の1点から夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出手段と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算手段と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算手段と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定手段と
を備えることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
即ち、円形のオブジェクトを含む画像における当該オブジェクトの位置を特定する画像処理方法であって、
前記画像のエッジ成分を示すエッジ画像を生成するエッジ画像生成工程と、
前記円形のオブジェクトと略同形、略同サイズの円形のエッジを示すテンプレートオブジェクトを生成するテンプレートオブジェクト生成工程と、
前記エッジ画像中の所定の1点から夫々の方向にずらした場合のエッジ画像をそれぞれ加算する処理を行うことで得られる前記エッジ画像の累積度を算出するエッジ累積度算出工程と、
前記エッジ画像上の注目配置位置に配置された前記テンプレートオブジェクト上の複数点と重なる前記エッジ画像上の画素の水平方向のエッジ成分、垂直方向のエッジ成分、及び、前記注目配置位置と前記複数点の夫々との位置関係に基づいて前記注目配置位置におけるパラメータを求めるパラメータ計算工程と、
前記注目配置位置に位置的に対応する前記累積度と前記注目配置位置における前記パラメータとを用いて、前記円形のオブジェクトと前記テンプレートオブジェクトとが一致している度合いを示すスコアを求めるスコア計算工程と、
前記スコアが所定の条件を満たした場合、前記注目配置位置を前記円形のオブジェクトの位置として決定する決定工程と
を備えることを特徴とする。