(57)【要約】【課題】シンプルな構成で高速に正常部に対応して予め設定された特徴パターンの位置を確実に検出できるパターン位置検出方法を提供する。【解決手段】入力画像の内から抽出したい特徴パターンを含むサーチ対象領域４を２値化処理した後、この画像に対して特徴パターンを最小限に覆うスキャンウィンドウ３をスキャンして当該ウィンドウ内に含まれる白部の面積値のスキャン方向の分布を求め、次に特徴パターンの個数や位置関係などの条件に基づき白部の面積分布の領域を複数に区分化して各領域Ａ１〜Ａ４につき最大の白部の面積値のある位置を候補位置として抽出し、これらの各候補位置に対し、特徴パターンの相互の位置関係に基づいて候補位置を補正して、補正後の候補位置Ｐ１〜Ｐ４を抽出したい特徴パターンの存在位置として決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを撮影して得られる入力画像に対し、
抽出したい特徴パターンを最小限に覆う大きさをもつスキャンウィンドウを登録するステップ（１）と、
抽出したい特徴パターンの個数や特徴パターンの相互の位置関係などの条件を設定するステップ（２）と、
上記入力画像から上記特徴パターンを抽出すべきサーチ対象領域を特定し、その特定されたサーチ対象領域の入力画像を、輝度の最大頻度値を基準に２値化するステップ（３）と、
上記ステップ（３）で２値化処理されたサーチ対象領域の画像に対し、上記スキャンウィンドウをスキャンして各スキャンウィンドウごとにそのウィンドウ内に含まれる白部の面積値のスキャン方向の分布を求めるステップ（４）と、
上記ステップ（２）で予め設定した特徴パターンの個数や各特徴パターンの相互の位置関係の条件に基づいて、上記ステップ（４）で得られた白部の面積分布の領域を複数に区分化するステップ（５）と、
上記ステップ（５）で区分化された各領域ごとに、当該領域に含まれる最大の白部の面積値のある位置を、抽出したい特徴パターンが存在する候補位置として抽出するステップ（６）と、
上記ステップ（６）で抽出された各候補位置に対し、上記ステップ（２）で設定した特徴パターンの相互の位置関係の条件に基づいて上記候補位置を補正し、補正後の候補位置を抽出したい特徴パターンの存在位置として判定するステップ（７）と、
を備えているパターン位置検出方法。
【請求項２】
上記ワークは樹脂モールド成型品であって、上記抽出したい特徴パターンの位置はイジェクタピンが押し付けられた跡の位置である請求項１に記載のパターン位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像認識処理技術に基づいて予め設定した特徴的なパターン（正常部）の条件を元に、この特徴パターンの位置を検出するパターン位置検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子部品の実装や検査等、様々な分野で利用されている画像認識処理技術の中で、特に製品の位置決めなどの用途では、カメラやビデオなどで撮影して得られる入力画像について２値化処理などの画像強調処理を行って画像の特徴パターンを抽出し、次に、この特徴パターンと予め登録されている標準パターン（以下、テンプレートという）とを比較する、いわゆるテンプレートマッチング処理を行い、両者の一致度に基づいて入力画像中の所要の位置に特徴パターンが存在するかどうかの判定を行う方法が利用されている。
【０００３】
ところで、カメラやビデオは特定の撮影場所に固定して使用されるが、撮影対象となるワークは、様々な回転角度でもって撮影場所に搬送されることがあり、その場合にはワークを撮影して得られる入力画像も様々な回転角度をもつことになる。このような場合でも、入力画像から抽出した特徴パターンが予め登録されたテンプレートに一致するかどうかを確実に検出できるようにするため、従来、次のような技術が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、この従来技術では、次の手順によって入力画像から抽出した特徴パターンが予め登録されたテンプレートに一致するかどうかを検出するようにしている。
【０００５】
（１）予め用意した基準画像を１°ごとに回転させた場合に得られる各パターンをそれぞれテンプレートとして登録するとともに、これらの各テンプレートに対応付けて、各テンプレートを同一方向（例えば垂直方向）の各列ごとに画素数をカウントすることで得られる画素数の分布を示す射影データを登録する。
（２）次に、サーチ対象となる入力画像について、２値化などの画像強調処理を行って入力画像の特徴パターンを抽出する。
（３）この抽出した入力画像の特徴パターンについて、上記と同様な射影データを作成する。
（４）このようにして作成された入力画像の射影データを、予め登録していた各回転角度ごとのテンプレートに関する射影データと比較して、入力画像の回転角度を検出する。
（５）この検出された入力画像の回転角度を用いて、その回転角度に対応した入力画像の特徴パターンと、これと同じ回転角度をもつテンプレートとの一致度を判定する。
（６）こうして、入力画像から得られる特徴パターンがテンプレートと一致すれば、サーチ対象となる正常な特徴パターンがワークの所定の位置に存在するものと決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１記載の従来技術は、入力画像のサーチ対象内に含まれる特徴パターンの輪郭が明確な場合には有効であるものの、キズ等の不良部が存在する場合や、ワークの表面状態によって抽出される特定パターンの輪郭が不明確になるような状況までは十分に考慮されていない。
【０００８】
すなわち、正常部を示す特徴パターン以外にキズ等の不良部が混在する場合や、ワークの表面状態によって正常部を示す特徴パターンが一様な輪郭を示さずに部分的に途切れた状態が生じるなど、ワークの表面状態によって特徴パターンが変化するような場合には、正常部の特徴パターンを認識できなかったり、正常部の特徴パターンが不良部のパターンであると誤認識してしまう恐れがあり、特徴パターンの位置検出精度が低下する。
【０００９】
さらに、上記の特許文献１記載の従来技術では、サーチ対象となる入力画像について２値化などの画像強調処理後の特徴パターンを抽出し、この抽出した入力力画像の特徴パターンについて射影データを作成した上で、この入力画像の射影データを、予め登録していた各回転角度ごとのテンプレートに関する射影データと比較して、入力画像の回転角度を検出することでテンプレートマッチングを実施するので、その画像処理に時間がかかり、サーチ対象となる正常な特徴パターンがワークの所定の位置に存在するかどうかの判定を短時間の内に行うのが難しいという課題がある。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、正常部と不良部を誤認識せず、かつ、シンプルな構成で高速に正常部に対応して予め設定された特徴パターンの位置を確実に検出することができるパターン位置検出方法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】
【００１１】
本発明のパターン位置検出方法は、ワークを撮影して得られる入力画像に対し、抽出したい特徴パターンを最小限に覆う大きさをもつスキャンウィンドウを登録するステップ（１）と、抽出したい特徴パターンの個数や特徴パターンの相互の位置関係などの条件を設定するステップ（２）と、上記入力画像から上記特徴パターンを抽出すべきサーチ対象領域を特定し、その特定されたサーチ対象領域の入力画像を、輝度の最大頻度値を基準に２値化するステップ（３）と、上記ステップ（３）で２値化処理されたサーチ対象領域の画像に対し、上記スキャンウィンドウをスキャンして各スキャンウィンドウごとにそのウィンドウ内に含まれる白部の面積値のスキャン方向の分布を求めるステップ（４）と、上記ステップ（２）で予め設定した特徴パターンの個数や各特徴パターンの相互の位置関係の条件に基づいて、上記ステップ（４）で得られた白部の面積分布の領域を複数に区分化するステップ（５）と、上記ステップ（５）で区分化された各領域ごとに、当該領域に含まれる最大の白部の面積値のある位置を、抽出したい特徴パターンが存在する候補位置として抽出するステップ（６）と、上記ステップ（６）で抽出された各候補位置に対し、上記ステップ（２）で設定した特徴パターンの相互の位置関係の条件に基づいて上記候補位置を補正し、補正後の候補位置を抽出したい特徴パターンの存在位置として判定するステップ（７）と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、入力画像から得られる特徴パターンが正常部に対応して予め設定されたテンプレートと一致するかどうかの直接の判定は行わないものの、正常部を示す特徴パターン以外にキズ等の不良部が混在する場合や、ワークの表面状態によって正常部を示す特徴パターンが一様な輪郭を示さずに部分的に途切れた状態が生じるなど、ワークの表面状態によって特徴パターンが変化するような場合でも、正常部と不良部とを誤認識することなく、正常部の特徴パターンの位置を確実に検出することができる。
【００１３】
しかも、従来技術のように、サーチ対象となる入力画像の特徴パターンと比較するために、多数のテンプレートとその射影データを予め登録しておき、入力画像の射影データを、予め登録していた各回転角度ごとのテンプレートに関する射影データと比較するなどの手順を経る必要がないので、シンプルな構成で短時間の内に予め設定した特徴パターンに合致する正常部の位置を検出することが可能となる。
【００１４】
そして、正常部の位置を検出した際、正常部以外の位置に何らかのパターンがさらに存在する場合には、ワークには不良部が存在するものと判定することができ、製品品質を確保するのに役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における、パターン位置検出方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態における、ワークを撮影して得られる入力画像の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における、サーチ対象領域内に設定されるスキャンウィンドウの大きさを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態における、入力画像に対してマスク処理してサーチ対象範囲を特定した場合の領域、およびそのサーチ対象領域内をサーチするスキャンウィンドウを示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態における、サーチ対象領域の入力画像のデータを２値化処理する場合の輝度と画素数との関係を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態における、サーチ対象領域内をスキャンウィンドウでスキャンした場合に得られる白部のスキャン方向に沿った面積分布を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１では、樹脂モールド成型品として、車載機器の部品であるコンミテータを例にとって説明する。すなわち、このコンミテータ（以下、ワークという）は、円筒状に樹脂モールド成型されたもので、その端面の４か所に、イジェクタピンが押し付けられたリング状の跡（模様）が表面に残るので、この４つのイジェクタピンの跡の位置を検出するものとする。
【００１７】
このイジェクタピンの跡は、そのワークの表面状態によって変化し、イジェクタピンのワークへの接触具合が良好な場合には真円となるが、接触具合が悪い場合には円が途中で途切れて破線のようになったり、円弧状になったりする。また、ワークの表面には、このようなイジェクタピンの跡以外に、スリ傷などの不良箇所が存在する場合がある。
【００１８】
この実施の形態１では、このようなイジェクタピンの跡がワークの表面状態によって変化したり、不良箇所が存在する場合でも、確実にイジェクタピンの跡がある位置を検出できるようにするものである。なお、本例とは異なる入力画像のデータに対して、その特徴パターンの位置を検出する必要がある場合には、当然ながら以下に述べるような前提条件を設定し直す必要があるのは言うまでもない。
【００１９】
次に、この実施の形態１におけるパターン位置検出方法の手順について、図１のフローチャートに基づいて説明する。
【００２０】
カメラやビデオなどでワークを撮影して図２に示すような入力画像１が得られた場合、その内から確実にイジェクタピンの跡２が存在する位置を検出する上で、まず、イジェクタピンの跡２を最小限に覆う大きさをもつスキャンウィンドウ３を設定登録する（ステップＳ１）。すなわち、このスキャンウィンドウ３の大きさは、図３に示すように、抽出したいイジェクタピンの跡２の中心半径をＲとしたとき、内径がＲ−ｎ、外径がＲ＋ｎのリング状の大きさに設定される。例えば、Ｒ＝２４画素とすれば、ｎ＝３画素に設定される。
なお、図２において、符号５はワークの表面に存在する不良部（キズ）である。
【００２１】
次に、抽出したい特徴パターンの条件、すなわち抽出すべき特徴パターンの個数や、各特徴パターンの相互の位置関係等の条件を設定する（ステップＳ２）。ここでは、入力画像１に含まれるイジェクタピンの跡２を特徴パターンとして抽出する必要があるので、特徴パターンの個数は４個であり、また各特徴パターンの相互の位置関係は、入力画像位置の中心位置Ｏを基準に周方向に各々９０度離れた位置関係として設定する。
【００２２】
次に、特徴パターンの抽出処理を容易化するため、入力画像１に対してマスク処理してサーチ対象領域４を特定する。したがって、この場合のサーチ対象領域４は、図４に示すようにスキャンウィンドウ３が含まれる大きさをもつリング状の領域となる。
【００２３】
そして、この特定されたサーチ対象領域４内の入力画像１について、その輝度の最大頻度値を基準にして２値化処理を行う（ステップＳ３）。すなわち、図５に示すように、サーチ対象領域４内の入力画像１に対して輝度に対する画素数のヒストグラムをとると、輝度の最大頻度値は黒部の輝度値Ｂｏになるが、画像強調のために、その輝度値Ｂｏにオフセット値ΔＢを加算した値を２値化閾値Ｂｓｈとし、この２値化閾値Ｂｓｈよりも大きな輝度をもつ画素は“１”（白）、２値化閾値Ｂｓｈよりも小さな輝度をもつ画素は“０”（黒）として２値化する。
【００２４】
次に、このようして２値化処理したサーチ対象領域４の画像に対して、各スキャンウィンドウ３ごとに、当該ウィンドウ３内に含まれる白部の面積値を求める（ステップＳ４）。すなわち、図４に示すように、サーチ対象領域４内の画像に対して、その中心位置Ｏを基準にして、スキャンウィンドウ３を周方向に沿って１°ずつずらせながらスキャンし、各スキャンウィンドウ３内に含まれる白部の面積値の分布を求める。このようにして求めた各角度位置に対応した面積値の結果を図６に示す。
【００２５】
なお、撮影対象となるワークは、様々な回転角度でもって撮影場所に搬送されるので、図６において、ワークを撮影して入力画像１を得る際のカメラやビデオなどの固定された一定の設置角度を基準角度“０”としている。
【００２６】
次に、前述のステップ２で予め設定しておいた特徴パターンの条件、つまり抽出すべき特徴パターンの個数や、各特徴パターンの相互の位置関係等の条件に基づいて、白部の面積値のスキャン方向の分布領域を区分化する（ステップＳ５）。すなわち、この例では、４つのイジェクタピンの跡２は、ワークの中心位置Ｏを基準に９０°ごとの位置関係を保っていることから、図６に示す白部の面積値の分布を基準角度“０”から順次９０°ごとに４つの領域Ａ１〜Ａ４に区分化する。
【００２７】
次に、区分化された各領域Ａ１〜Ａ４について、当該領域Ａ１〜Ａ４に含まれる最大の白部の面積値をもつ角度位置を特徴パターンが存在する候補位置として抽出する（ステップＳ６）。したがって、ここでは、９０°ごとに区分化された領域Ａ１〜Ａ４について、領域Ａ１ではピークＰ１に対応する角度位置（６０°）が、領域Ａ２ではピークＰ５に対応する角度位置（約１００°）が、領域Ａ３ではピークＰ３に対応する角度位置（２４０°）が、領域Ａ４ではピークＰ４に対応する角度位置（３３０°）が、それぞれ候補位置として抽出される。
【００２８】
次に、上記のように抽出された各候補位置に対し、前述のステップ２で予め設定しておいた特徴パターンの条件、つまり抽出すべき特徴パターンの相互の位置関係の条件に基づいて、ワーク中心位置Ｏを基準に候補位置を補正し（ステップＳ７）、補正後の候補位置に、抽出したい特徴パターンが存在するものと判定する（ステップＳ８）。
【００２９】
すなわち、ここでは、４つのイジェクタピンの跡２はワークの中心位置Ｏを基準に、周方向に９０°ごとにずれた位置関係を保っていることから、４つの候補位置が順次９０°づつずれた角度位置の関係になるように候補位置を補正する。つまり、各ピークＰ１，Ｐ３，Ｐ４の角度位置は、６０°，２４０°，３３０°で、各ピークＰ１，Ｐ３，Ｐ４の角度位置は、互いに９０°の倍数分だけ離れた関係になっているが、領域Ａ２に存在するピークＰ５の角度位置は、他のピークＰ１，Ｐ３，Ｐ４に対して９０°の倍数分だけ離れた関係になっていないので、このピークＰ５に関して補正を行い、同じ領域Ａ２内の白部のピークＰ２を示す１５０°の角度位置がイジェクタピンの跡２を示す特徴パターンの存在位置であると判定する（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００３０】
このように、この実施の形態１によれば、入力画像１から得られる特徴パターンが正常部に対応して予め設定されたテンプレートと一致するかどうかの直接の判定は行わないが、正常部（ここでは４つのイジェクタピンの跡２）を示す特徴パターン以外にキズ等の不良部５が混在する場合や、ワークの表面状態によって正常部を示す特徴パターンが一様な輪郭を示さずに部分的に途切れた状態が生じるなど、ワークの表面状態によって特徴パターンが変化するような場合でも、正常部と不良部とを誤認識することなく、正常部の特徴パターンの位置を確実に検出することができる。
【００３１】
また、従来技術のように、サーチ対象となる入力画像１の特徴パターンと比較するために、多数のテンプレートとその射影データを予め登録しておき、入力画像１の射影データを、予め登録していた各回転角度ごとのテンプレートに関する射影データと比較するなどの手順を経る必要がないので、シンプルな構成で短時間の内に予め設定した特徴パターンに合致する正常部の位置を検出することが可能となる。
【００３２】
そして、正常部以外の位置にさらに何らかのパターンが検出される場合（上記の例ではピークＰ４が検出される場合）、ワークには不良部５が存在するものと判定することができ、製品品質を確保するのに役立てることができる。
【００３３】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において、各種の変形を適宜加えることが可能である。
すなわち、この実施の形態１では、車載機器の部品であるコンミテータをワークとした場合を例にとって説明したが、このようなワークを対象とするものに限らず、他の樹脂モールド成型品をワークした場合のイジェクタピンの跡２（模様）の位置を検出する場合にも本発明を適用することができる。また、その場合の、イジェクタピンの跡２（模様）の位置は周方向に必ずしも４箇所存在する場合に限らず、少なくとも３箇所に存在する場合に、その位置を検出して外観検査などを実施する場合に適用することが可能である。
【００３４】
また、この実施の形態１では、サーチ対象領域４はリング形状であったが、これに限らず、サーチ対象領域が方形や円形の場合も本発明を適用することが可能である。さらに、本発明は、この実施の形態１のようなイジェクタピンの跡２の位置を検出する場合に限らず、他の模様を特徴パターンとして検出する場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  入力画像、２  イジェクタピンの跡、３  スキャンウィンドウ、
４  サーチ対象領域、５  不良部、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５  候補位置、
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  補正後の候補位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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