專利名稱：圖像處理裝置及圖像處理中的登錄數(shù)據(jù)生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理裝置及圖像處理中的登錄數(shù)據(jù)生成方法，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種根據(jù)由攝像單元拍攝的圖像數(shù)據(jù)，生成與被拍攝體的輪廓相關(guān)的登錄數(shù)據(jù)的圖像處理裝置的改良。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，關(guān)于工件(檢查對(duì)象物)的自動(dòng)識(shí)別，使用這樣一種圖像處理裝置，其根據(jù)對(duì)工件進(jìn)行拍攝而獲得的圖像數(shù)據(jù)，提取出被拍攝體的輪廓，對(duì)該輪廓進(jìn)行匹配處理。通過(guò)這種自動(dòng)識(shí)別，例如，可以確定成型品或沖壓部件的種類，或者可以確定印刷在基板上的標(biāo)記的位置。
在這種匹配處理中，從對(duì)工件進(jìn)行拍攝而獲得的拍攝圖像中提取出邊緣點(diǎn)。該邊緣點(diǎn)根據(jù)相鄰像素的亮度級(jí)別的變化量來(lái)提取，由提取出的邊緣點(diǎn)形成被拍攝體的輪廓圖像。將該輪廓圖像與登錄數(shù)據(jù)對(duì)照，根據(jù)其對(duì)照結(jié)果來(lái)識(shí)別工件。
在這種匹配處理中使用的登錄數(shù)據(jù)，根據(jù)通過(guò)對(duì)工件的樣品進(jìn)行拍攝而獲得的拍攝圖像生成。即，登錄數(shù)據(jù)是通過(guò)對(duì)于樣品的拍攝圖像，使規(guī)定形狀的線與拍攝圖像中的被拍攝體的輪廓吻合而生成的。將這種相對(duì)于被拍攝體的輪廓的吻合稱之為擬合(Fitting)，將通過(guò)吻合而獲得的線稱為擬合線。具體地說(shuō)，在顯示拍攝圖像的畫面上放大、縮小、以及移動(dòng)規(guī)定形狀的線，操作者(圖像處理裝置的操作者)根據(jù)被拍攝體的輪廓指定適當(dāng)?shù)某叽?，?lái)生成登錄數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
在上述現(xiàn)有的圖像處理裝置中，由于根據(jù)操作者的操作輸入指定擬合線的尺寸，因此所指示的擬合線的尺寸根據(jù)每個(gè)操作者而不同，存在擬合精度低的問(wèn)題。特別是在存在因?qū)共粶?zhǔn)確而引起的圖像模糊的情況下，或存在由噪聲引起的畫質(zhì)降低的情況下，在畫面上的拍攝圖像中難以看清被拍攝體的輪廓，存在進(jìn)一步降低擬合精度的問(wèn)題。
因此，可以考慮從被拍攝體的拍攝圖像提取出邊緣點(diǎn)，對(duì)提取出的邊緣點(diǎn)進(jìn)行遞歸運(yùn)算，從而自動(dòng)求出擬合線的方法。但是，在被拍攝體本身存在缺口等缺陷的情況下，存在不能獲得希望的擬合線的問(wèn)題。
本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而提出的，其目的在于，提供一種提高與被拍攝體的輪廓相關(guān)的登錄數(shù)據(jù)的品質(zhì)的圖像處理裝置以及圖像處理中的登錄數(shù)據(jù)生成方法。特別是，其目的在于，提供一種即使操作者不同也不會(huì)降低擬合精度，總是能夠適當(dāng)?shù)厣傻卿洈?shù)據(jù)的圖像處理裝置。另外，其目的在于，提供一種即使在被拍攝體本身存在缺口等缺陷的情況下、存在因?qū)共粶?zhǔn)確而引起的圖像模糊的情況下、以及存在由噪聲引起的畫質(zhì)降低的情況下，也可以抑制擬合精度降低的圖像處理裝置。
本發(fā)明的圖像處理裝置具有以下部分而構(gòu)成輪廓圖像生成單元，其根據(jù)由攝像單元拍攝的圖像數(shù)據(jù)提取出邊緣點(diǎn)，并生成由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像；第1擬合線生成單元，其根據(jù)所述輪廓圖像，使規(guī)定形狀的線與輪廓圖像上的被拍攝體相擬合，生成第1擬合線；有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成單元，其使所述第1擬合線具有寬度，并將其線寬內(nèi)部作為有效邊緣點(diǎn)區(qū)域；以及第2擬合線生成單元，其根據(jù)所述輪廓圖像上的處于所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，生成由規(guī)定形狀的線構(gòu)成的第2擬合線。
在該圖像處理裝置中，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)提取出邊緣點(diǎn)，并生成由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像。然后，根據(jù)該輪廓圖像生成由規(guī)定形狀的線構(gòu)成的第2擬合線。此時(shí)，通過(guò)使規(guī)定形狀的線與輪廓圖像上的被拍攝體擬合而獲得的第1擬合線具有寬度，并將其線寬內(nèi)部作為有效邊緣點(diǎn)區(qū)域，根據(jù)處于該有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，求出第2擬合線。利用這種結(jié)構(gòu)，在從輪廓圖像求出與被拍攝體的輪廓相關(guān)的擬合線而生成在匹配處理中使用的登錄數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以抑制擬合線的擬合精度下降。即，由于根據(jù)輪廓圖像中的包含與有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的重合部分的邊緣點(diǎn)，計(jì)算第2擬合線，因此不與有效邊緣點(diǎn)區(qū)域重合的邊緣點(diǎn)，從用于計(jì)算與被拍攝體的輪廓相關(guān)的第2擬合線的數(shù)據(jù)組中被去除。因此，因?yàn)榧词乖诒慌臄z體本身存在缺口等缺陷的情況下，也自動(dòng)地從希望的擬合線中去除嚴(yán)重錯(cuò)位的邊緣點(diǎn)，所以可以有效地抑制擬合精度的下降。
此外，由于自動(dòng)地從圖像數(shù)據(jù)中求出擬合線，因此即使操作者不同，擬合精度也不會(huì)降低，可以從相同的輪廓圖像總是提取出相同尺寸的擬合線。另外，即使在存在因?qū)共粶?zhǔn)確而引起的圖像模糊的情況下，或存在由噪聲引起的畫質(zhì)降低的情況下，也可以抑制擬合線的擬合精度的下降。
具體地說(shuō)，所述第1擬合線生成單元的構(gòu)成方式為，根據(jù)與輪廓圖像相關(guān)的霍夫變換進(jìn)行擬合。
本發(fā)明的圖像處理裝置的構(gòu)成方式為，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成單元，在所生成的第1擬合線存在多條的情況下，根據(jù)尺寸最大的擬合線生成有效邊緣點(diǎn)區(qū)域。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于在從輪廓圖像提取出多條第1擬合線的情況下，根據(jù)尺寸最大的擬合線確定有效邊緣點(diǎn)區(qū)域，因此可以去除與該擬合線無(wú)關(guān)的邊緣點(diǎn)。
另外，本發(fā)明的圖像處理裝置的構(gòu)成方式為，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還具有顯示單元，其將所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域與所述輪廓圖像一同顯示在同一畫面上；以及有效邊緣點(diǎn)區(qū)域修正單元，其根據(jù)操作者的操作輸入，對(duì)畫面顯示的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置進(jìn)行變更，所述第2擬合線生成單元根據(jù)尺寸和位置變更后的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域，生成第2擬合線。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在根據(jù)操作者的操作輸入而變更有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置的情況下，根據(jù)尺寸和位置變更后的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域計(jì)算第2擬合線。因此，在由有效邊緣點(diǎn)區(qū)域單元生成的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域與輪廓圖像上的被拍攝體明顯不同的情況下，操作者可以通過(guò)修正有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置，來(lái)提取出希望的擬合線。
本發(fā)明的圖像處理中的登錄數(shù)據(jù)生成方法，包括如下步驟輪廓圖像生成步驟，該步驟根據(jù)由攝像單元拍攝的圖像數(shù)據(jù)提取出邊緣點(diǎn)，并生成由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像；第1擬合線生成步驟，該步驟根據(jù)所述輪廓圖像，使規(guī)定形狀的線與輪廓圖像上的被拍攝體相擬合，生成第1擬合線；有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成步驟，該步驟使所述第1擬合線具有寬度，并將其線寬內(nèi)部作為有效邊緣點(diǎn)區(qū)域；以及第2擬合線生成步驟，該步驟根據(jù)所述輪廓圖像上的處于所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，生成由規(guī)定形狀的線構(gòu)成的第2擬合線。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置及圖像處理中的登錄數(shù)據(jù)生成方法，由于根據(jù)有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)求出與被拍攝體的輪廓相關(guān)的擬合線，因此即使在被拍攝體本身存在缺口等缺陷的情況下，也可以抑制擬合線的擬合精度的下降。并且，即使操作者不同，擬合精度也不會(huì)降低，可以總是適當(dāng)?shù)厍蟪鰯M合線。另外，即使在存在由對(duì)焦不準(zhǔn)確而引起的圖像模糊的情況下，或存在由噪聲引起的畫質(zhì)降低的情況下，也可以抑制擬合精度下降，可以提高與被拍攝體的輪廓相關(guān)的登錄數(shù)據(jù)的品質(zhì)。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的立體圖。
圖2是表示圖1的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的工件的自動(dòng)識(shí)別動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。
圖3是表示圖1的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的主要部分的構(gòu)成例的框圖。
圖4是表示圖3的圖像處理裝置中的輪廓圖像生成動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。
圖5是表示工件的樣品的外觀立體圖。
圖6是表示通過(guò)圖3的攝像部拍攝的拍攝圖像的一個(gè)例子的圖。
圖7是表示基于圖6的拍攝圖像的輪廓圖像生成動(dòng)作的一個(gè)例子的圖，表示了由多個(gè)邊緣點(diǎn)B2構(gòu)成的輪廓圖像B1。
圖8是表示圖3的圖像處理裝置的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域提取動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。
圖9是表示在圖3的圖像處理裝置的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域提取中使用的形狀信息的一個(gè)例子的圖。
圖10是表示圖3的圖像處理裝置的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域提取動(dòng)作的一個(gè)例子的圖。
圖11是表示生成的輪廓圖像的其他例子的圖，表示了作為輪廓圖像B11提取出多個(gè)輪廓B21和B22時(shí)的情況。
圖12表示根據(jù)圖11的輪廓圖像生成的顯示畫面B31上的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B41的情況。
圖13是表示圖3的圖像處理裝置的登錄數(shù)據(jù)生成動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。
圖14是表示圖3的圖像處理裝置的登錄數(shù)據(jù)生成動(dòng)作的一個(gè)例子的圖，表示了由第2擬合線B7構(gòu)成的登錄數(shù)據(jù)B6。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的立體圖，表示了由對(duì)工件的樣品A1進(jìn)行拍攝的攝像部11和圖像處理裝置12構(gòu)成的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)1整體的情況。本實(shí)施方式的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)1是進(jìn)行工件(檢查對(duì)象物)的自動(dòng)識(shí)別的信息處理系統(tǒng)，例如，根據(jù)從對(duì)制造工序中的傳送線上的樣品A1進(jìn)行拍攝而獲得的圖像數(shù)據(jù)中提取出的登錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行工件的識(shí)別。
在該傳送線上配置有多個(gè)工件，通過(guò)沿著傳送線傳送這些工件，各個(gè)工件依次移動(dòng)至攝像部11的拍攝區(qū)域內(nèi)。攝像部11進(jìn)行以下動(dòng)作，即，以規(guī)定的定時(shí)對(duì)拍攝區(qū)域內(nèi)的工件進(jìn)行拍攝，并將該拍攝圖像輸出至圖像處理裝置12。在圖像處理裝置12中進(jìn)行以下處理，即，基于對(duì)工件的樣品A1進(jìn)行拍攝而獲得的圖像數(shù)據(jù)，生成與被拍攝體的輪廓相關(guān)的擬合線，作為登錄數(shù)據(jù)進(jìn)行登錄。通過(guò)將從工件的拍攝圖像獲得的輪廓圖像與該登錄數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，來(lái)進(jìn)行工件的識(shí)別。
圖2的步驟S101～S107是表示圖1的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的工件自動(dòng)識(shí)別動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。在該自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)1中，為了獲得對(duì)照用的登錄數(shù)據(jù)，首先，由攝像部11進(jìn)行工件的樣品A1的拍攝(步驟S101)。
根據(jù)此時(shí)獲得的圖像數(shù)據(jù)，生成由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像，根據(jù)該輪廓圖像，由圖像處理裝置12提取出用于挑選邊緣點(diǎn)的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域(步驟S102)。然后，根據(jù)有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，求出與被拍攝體的輪廓相關(guān)的擬合線，作為登錄數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)(步驟S103)。
然后，拍攝作為檢查對(duì)象的工件(步驟S104)，根據(jù)該拍攝圖像進(jìn)行工件的識(shí)別處理。具體地說(shuō)，從拍攝圖像中提取出邊緣點(diǎn)，通過(guò)將由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像與登錄數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，來(lái)識(shí)別工件(步驟S105)。將由該匹配處理得到的識(shí)別結(jié)果輸出至圖像顯示部，進(jìn)行畫面顯示(步驟S106)。
在直至輸入停止信號(hào)之前，對(duì)傳送線上的每個(gè)工件重復(fù)從步驟S104至步驟S106的處理步驟，如果輸入停止信號(hào)，則中止該自動(dòng)識(shí)別處理(步驟S107)。
圖3是表示圖1的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的主要部分的構(gòu)成例的框圖。該自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)1由攝像部11和圖像處理裝置12構(gòu)成，圖像處理裝置12由輪廓圖像生成部21、操作輸入部22、形狀信息存儲(chǔ)部23、登錄處理部24、登錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部25、對(duì)照處理部26、以及圖像顯示部27構(gòu)成。登錄處理部24由第1擬合線生成部24a、有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成部24b、有效邊緣點(diǎn)區(qū)域修正部24c、以及第2擬合線生成部24d構(gòu)成，進(jìn)行生成對(duì)照用的登錄數(shù)據(jù)的動(dòng)作。
攝像部11是利用可視光線或紅外線對(duì)被拍攝體進(jìn)行拍攝的數(shù)碼照相機(jī)，由CCD(Charge Coupled Device電荷耦合器件)等攝像元件構(gòu)成。在攝像部11中，為了生成在匹配處理中使用的登錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行工件的樣品A1的拍攝，輸出每個(gè)像素的亮度數(shù)據(jù)作為圖像數(shù)據(jù)。
操作輸入部22具備各種操作鍵，根據(jù)操作者(圖像處理裝置12的操作者)的鍵操作進(jìn)行輸入處理。圖像顯示部27由液晶顯示器等具有顯示畫面的顯示元件構(gòu)成，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種圖像的畫面顯示。
輪廓圖像生成部21進(jìn)行以下動(dòng)作，即，根據(jù)由攝像部11拍攝的圖像數(shù)據(jù)提取出邊緣點(diǎn)，并生成被拍攝體的輪廓圖像。該邊緣點(diǎn)根據(jù)相鄰像素的亮度級(jí)別的變化量提取。具體地說(shuō)，提取出亮度級(jí)別的變化率(稱為邊緣強(qiáng)度)比規(guī)定的閾值大的像素。由這樣提取出的多個(gè)邊緣點(diǎn)形成輪廓圖像，在圖像顯示部27中進(jìn)行畫面顯示。在這里，每個(gè)像素的亮度級(jí)別被二值化，被拍攝體的輪廓由邊緣點(diǎn)表示。
對(duì)照處理部26進(jìn)行以下動(dòng)作，即，根據(jù)工件的拍攝圖像進(jìn)行匹配處理，輸出識(shí)別結(jié)果。
形狀信息存儲(chǔ)部23是存儲(chǔ)形狀信息的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，該形狀信息規(guī)定與輪廓圖像上的被拍攝體相擬合的線的形狀。作為該形狀信息，預(yù)先存儲(chǔ)有規(guī)定各種形狀的線的數(shù)據(jù)。在這里，作為形狀信息，存儲(chǔ)有規(guī)定圓或長(zhǎng)方形、十字形等形狀的數(shù)據(jù)。
第1擬合線生成部24a根據(jù)由輪廓圖像生成部21生成的輪廓圖像，進(jìn)行使規(guī)定形狀的線與輪廓圖像上的被拍攝體相擬合的動(dòng)作。擬合的線的形狀由操作者的操作輸入被指定，根據(jù)被指定的形狀進(jìn)行擬合。
具體地說(shuō)，通過(guò)對(duì)由輪廓圖像生成部21提取出的邊緣點(diǎn)進(jìn)行霍夫(Hough)變換，指定形狀的線與輪廓圖像中的被拍攝體吻合，生成第1擬合線。霍夫變換是根據(jù)由操作者指定的線的形狀信息，將各個(gè)邊緣點(diǎn)的位置坐標(biāo)投影至參數(shù)空間的分析方法。通過(guò)霍夫變換，線的尺寸和位置被確定，從輪廓圖像中提取出第1擬合線。并且，用于提取第1擬合線的霍夫變換，可以對(duì)從圖像數(shù)據(jù)中提取出的全部的邊緣點(diǎn)進(jìn)行，也可以對(duì)一部分的邊緣點(diǎn)進(jìn)行。
對(duì)通過(guò)霍夫變換提取擬合線的算法進(jìn)行說(shuō)明。一般地，霍夫變換是通過(guò)“投票”和“多數(shù)表決”，從圖像數(shù)據(jù)中提取出幾何圖形的圖形提取方法，在參數(shù)空間中對(duì)圖像數(shù)據(jù)中的特征點(diǎn)進(jìn)行“投票”，利用對(duì)投票數(shù)的多數(shù)表決原理，進(jìn)行圖形的確定。
例如，xy坐標(biāo)平面上的直線，可以使用參數(shù)ρ和θ(0≤θ＜π)，通過(guò)下式(1)表示。
ρ＝xcosθ+ysinθ…(1)即，只要確定一個(gè)參數(shù)組(ρ，θ)，就可以通過(guò)上式(1)提取出一條直線。另一方面，通過(guò)xy坐標(biāo)平面上的點(diǎn)(xo，yo)的直線的集合(直線組)，可以由下式(2)表示，表達(dá)了參數(shù)空間(ρ，θ)中的一個(gè)圖形(軌跡)。
ρ＝xocosθ+yosinθ…(2)因此，如果xy坐標(biāo)平面的3個(gè)不同的點(diǎn)位于同一直線上，那么通過(guò)各個(gè)點(diǎn)的直線組的軌跡會(huì)在參數(shù)空間內(nèi)相交于一個(gè)點(diǎn)上。利用該原理，可以從圖像數(shù)據(jù)中提取出圖形。即，分別從圖像數(shù)據(jù)中的n個(gè)特征點(diǎn)求出參數(shù)空間內(nèi)的n個(gè)軌跡，其中，如果m個(gè)(m＜n)軌跡在一個(gè)點(diǎn)上相交，則可以從其交點(diǎn)提取出通過(guò)m個(gè)特征點(diǎn)的直線。對(duì)于直線之外的圓等圖形，也可以與直線的情況同樣地從圖像數(shù)據(jù)中提取出。因此，通過(guò)將從圖像數(shù)據(jù)中提取出的邊緣點(diǎn)作為特征點(diǎn)而進(jìn)行霍夫變換，即使在存在因?qū)共粶?zhǔn)確引起的圖像模糊或由噪聲引起的畫質(zhì)降低的情況下，也可以適當(dāng)?shù)靥崛〕鲎鳛楸硎颈慌臄z體的圖形的擬合線。
有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成部24b進(jìn)行以下處理，即，使從輪廓圖像中提取出的第1擬合線具有寬度，并將其線寬內(nèi)部作為有效邊緣點(diǎn)區(qū)域。第1擬合線具有的線寬，根據(jù)對(duì)與被拍攝體的輪廓相關(guān)的擬合線所要求的擬合精度來(lái)確定。另外，在生成的第1擬合線存在多個(gè)的情況下，根據(jù)尺寸最大的擬合線生成有效邊緣點(diǎn)區(qū)域。
圖像顯示部27進(jìn)行以下動(dòng)作，即，將由有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成部24b生成的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域與輪廓圖像一同顯示在相同畫面上。有效邊緣點(diǎn)區(qū)域修正部24c進(jìn)行以下動(dòng)作，即，根據(jù)操作者的操作輸入，對(duì)畫面顯示中的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置進(jìn)行變更。
第2擬合線生成部24d進(jìn)行以下處理，即，根據(jù)輪廓圖像上的處于有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，生成由規(guī)定形狀的線構(gòu)成的第2擬合線。該第2擬合線的尺寸，通過(guò)基于有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)的遞歸運(yùn)算來(lái)推定。例如，根據(jù)以像素為單位的邊緣點(diǎn)位置信息，以更小的子像素為單位求出擬合線的尺寸。在這里，在根據(jù)操作者的操作輸入，變更了有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置的情況下，根據(jù)尺寸和位置變更后的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成第2擬合線。這樣計(jì)算出的第2擬合線，作為登錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到登錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部25內(nèi)，同時(shí)由圖像顯示部27進(jìn)行畫面顯示。
在這里，作為用于計(jì)算擬合線的遞歸運(yùn)算，進(jìn)行根據(jù)最小二乘法的統(tǒng)計(jì)處理。在該最小二乘法中，將模型(擬合線)和測(cè)定點(diǎn)(邊緣點(diǎn))之間的差(例如，距離)的平方和最小的模型作為最適值來(lái)提取。此外，也可以代替最小二乘法，進(jìn)行根據(jù)M-estimator推定法或LMedS(Least Median of Squares)推定法的統(tǒng)計(jì)處理。
(輪廓圖像生成)圖4的步驟S201～S206是表示圖3的圖像處理裝置中的輪廓圖像生成動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。首先，輪廓圖像生成部21對(duì)由攝像部11拍攝的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理(步驟S201)。該平滑化處理是用于去除與空間軸方向相關(guān)的高頻噪聲的濾波處理。
然后，平滑化處理后的圖像數(shù)據(jù)被微分濾波器微分(步驟S202)。在該微分處理中，對(duì)與坐標(biāo)軸方向相鄰的像素，求出亮度級(jí)別的變化量，其變化率(微分值)作為與該坐標(biāo)軸方向相關(guān)的邊緣強(qiáng)度成分而被輸出。對(duì)每個(gè)像素計(jì)算x軸方向和y軸方向的邊緣強(qiáng)度成分，分別輸出x軸方向的邊緣強(qiáng)度成分Ex和y軸方向的邊緣強(qiáng)度成分Ey。
從這樣計(jì)算出的邊緣強(qiáng)度成分Ex和Ey中，求出每個(gè)像素的邊緣強(qiáng)度(大小)E，根據(jù)與邊緣強(qiáng)度E相關(guān)的像素?cái)?shù)分布曲線，確定用于提取邊緣點(diǎn)的閾值(步驟S203、S204)。該邊緣強(qiáng)度E根據(jù)x軸方向的邊緣強(qiáng)度成分Ex和y軸方向的邊緣強(qiáng)度Ey進(jìn)行計(jì)算。具體地說(shuō)，通過(guò)各個(gè)成分Ex和Ey的平方和的平方根求出邊緣強(qiáng)度E。即，通過(guò)E＝(Ex2+Ey2)1/2進(jìn)行計(jì)算。此外，從降低處理負(fù)荷的觀點(diǎn)考慮，也可以用邊緣強(qiáng)度成分Ex和Ey的絕對(duì)值的和來(lái)近似地求出邊緣強(qiáng)度E。
另外，與邊緣強(qiáng)度E相關(guān)的像素?cái)?shù)分布曲線，根據(jù)對(duì)于每個(gè)邊緣強(qiáng)度E的像素?cái)?shù)的個(gè)數(shù)分布(直方圖)生成。
由這樣求出的像素?cái)?shù)分布曲線來(lái)確定閾值，邊緣強(qiáng)度E超過(guò)該閾值的像素作為邊緣點(diǎn)被提取出(步驟S205)。然后，由被提取出的邊緣點(diǎn)構(gòu)成的輪廓圖像通過(guò)圖像顯示部27進(jìn)行畫面顯示(步驟S206)。
圖5是表示工件的樣品的外觀立體圖，圖6是表示利用圖3的攝像部拍攝到的拍攝圖像的一個(gè)例子的圖。作為工件的樣品A1，表示了圓柱狀的成型品。該成型品的端面的中央部分突出，同時(shí)在周緣部的一部分上形成缺口A2。
從中心軸方向?qū)@種樣品A1進(jìn)行拍攝，則獲得拍攝圖像A3。在該拍攝圖像A3中，通過(guò)濃淡表示作為被拍攝體的樣品A1。
圖7是表示基于圖6的拍攝圖像的輪廓圖像生成動(dòng)作的一個(gè)例子的圖，表示了由多個(gè)邊緣點(diǎn)B2構(gòu)成的輪廓圖像B1。輪廓圖像B1由通過(guò)閾值處理提取出的多個(gè)邊緣點(diǎn)B2形成。在這里，利用由直線連接相鄰的邊緣點(diǎn)得到的折線，表示被拍攝體的輪廓的概略。該輪廓圖像B1由因被拍攝體周緣部的缺口A2而一部分扁平的圓形狀構(gòu)成。
如果在工件的樣品A1上有缺口等缺陷，則輪廓圖像B1成為嚴(yán)重偏離希望的擬合線的歪斜形狀。因此，通過(guò)對(duì)提取出的全部邊緣點(diǎn)單純地進(jìn)行遞歸運(yùn)算，不能正確地提取出與被拍攝體的輪廓相關(guān)的擬合線。因此，使用有效邊緣點(diǎn)區(qū)域，對(duì)適于提取擬合線的邊緣點(diǎn)進(jìn)行篩選。
(提取有效邊緣點(diǎn)區(qū)域)圖8的步驟S301～S304是表示圖3的圖像處理裝置的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域提取動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。首先，在輪廓圖像被畫面顯示之后，如果由操作者的操作輸入而確定擬合線的形狀，則第1擬合線生成部24a根據(jù)其形狀信息，進(jìn)行邊緣點(diǎn)的霍夫變換，求出第1擬合線(S301～S303)。
例如，在作為擬合線的形狀確定為“圓”的情況下，通過(guò)對(duì)由輪廓圖像生成部21提取出的全部邊緣點(diǎn)進(jìn)行霍夫變換，推定最適于輪廓圖像的圓。另外，在作為擬合線的形狀確定為“長(zhǎng)方形”的情況下，通過(guò)各個(gè)邊緣點(diǎn)的霍夫變換，求出4條直線。然后，根據(jù)求出的各條直線的交點(diǎn)，切出4條線段，作為由4條線段構(gòu)成的圖形，推定最適于輪廓圖像的長(zhǎng)方形。另外，在作為擬合線的形狀確定為“十字形”的情況下，通過(guò)各個(gè)邊緣點(diǎn)的霍夫變換，求出8條直線。然后，根據(jù)各條直線的交點(diǎn)切出12條線段，作為由12條線段構(gòu)成的圖形，推定最適于輪廓圖像的十字形。
然后，使第1擬合線具有寬度，生成有效邊緣點(diǎn)區(qū)域，并畫面顯示(步驟S304)。此時(shí)，在提取出多條第1擬合線的情況下，根據(jù)尺寸最大的擬合線，生成有效邊緣點(diǎn)區(qū)域。
圖9是表示在圖3的圖像處理裝置中的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域提取中使用的形狀信息的一個(gè)例子的圖，作為指定形狀，表示了“圓”、“長(zhǎng)方形”、以及“十字形”。作為擬合線的形狀，使用圓31、長(zhǎng)方形32、以及十字形33。
圖10(a)和(b)是表示圖3的圖像處理裝置的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域提取動(dòng)作的一個(gè)例子的圖。在圖10(a)中，表示了顯示畫面B3上的多個(gè)邊緣點(diǎn)B2和有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B4，在圖10(b)中，表示了其一部分B5的放大圖。有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B4與構(gòu)成輪廓圖像的多個(gè)邊緣點(diǎn)B2重合地顯示。
有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B4是使第1擬合線具有寬度而形成的，該第1擬合線是通過(guò)使規(guī)定形狀的線(在這里為圓)與由多個(gè)邊緣點(diǎn)B2構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像相擬合而獲得的。與被拍攝體的輪廓相關(guān)的第2擬合線，是根據(jù)處于與該有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B4重合的位置上的邊緣點(diǎn)34計(jì)算出的。即，在從圖像數(shù)據(jù)中提取出的多個(gè)邊緣點(diǎn)B2中，去除處于不與有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B4重合的位置上的邊緣點(diǎn)35而進(jìn)行遞歸運(yùn)算。
從包含在輪廓圖像中的與有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B4的重合部分中的邊緣點(diǎn)34計(jì)算第2擬合線，由此，由于不與有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B4重合的邊緣點(diǎn)35從用于計(jì)算擬合線的數(shù)據(jù)組中被去除，所以可以去除嚴(yán)重偏離希望的擬合線的邊緣點(diǎn)，求出擬合線。
圖11是表示生成的輪廓圖像的其他例子的圖，表示了作為輪廓圖像B11提取出多個(gè)輪廓B21和B22時(shí)的情況。另外，圖12表示根據(jù)圖11的輪廓圖像生成的顯示畫面B31上的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B41的情況。
在從圖像數(shù)據(jù)中提取出多個(gè)輪廓B21和B22作為輪廓圖像B11的情況下，有效邊緣點(diǎn)區(qū)域B41僅對(duì)于尺寸最大的輪廓B21來(lái)生成。
(登錄數(shù)據(jù)生成)圖13的步驟S401～S404是表示圖3的圖像處理裝置的登錄數(shù)據(jù)生成動(dòng)作的一個(gè)例子的流程圖。首先，第2擬合線生成部24d根據(jù)有效邊緣點(diǎn)區(qū)域，選出邊緣點(diǎn)(步驟S401)。
然后，對(duì)選出的邊緣點(diǎn)進(jìn)行遞歸運(yùn)算，計(jì)算第2擬合線(步驟S402、S403)。然后，計(jì)算出的第2擬合線作為登錄數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到登錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部25內(nèi)，同時(shí)被畫面顯示(步驟S404)。
圖14是表示圖3的圖像處理裝置的登錄數(shù)據(jù)生成動(dòng)作的一個(gè)例子的圖，表示了由第2擬合線B7構(gòu)成的登錄數(shù)據(jù)B6。通過(guò)遞歸運(yùn)算求出作為被拍攝體的輪廓的第2擬合線B7(在這里為圓)，作為登錄數(shù)據(jù)B6進(jìn)行畫面顯示。
根據(jù)本實(shí)施方式，由于從有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)求出與被拍攝體的輪廓相關(guān)的擬合線，因此即使在被拍攝體本身存在缺口等缺陷的情況下，也可以抑制擬合精度下降。并且，即使操作者不同，也不會(huì)降低擬合精度，可以總是適當(dāng)?shù)厍蟪鰯M合線。另外，即使在存在因?qū)共粶?zhǔn)確引起的圖像模糊的情況下，或存在由噪聲引起的畫質(zhì)降低的情況下，也可以抑制擬合精度下降，能夠提高登錄數(shù)據(jù)的品質(zhì)。
另外，因?yàn)橛行н吘夵c(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置可以通過(guò)操作者的操作輸入進(jìn)行變更，所以在由第1擬合線生成部24a生成的擬合線在畫面上與希望的擬合線明顯不同的情況下，可以通過(guò)修正有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置，提取出希望的擬合線。另外，即使在由于拍攝被拍攝體時(shí)的拍攝角度不同而使被拍攝體的輪廓圖像成為與希望的擬合線明顯不同的形狀的情況下，由于進(jìn)行根據(jù)有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的邊緣點(diǎn)的選擇，因此可以生成由理想的擬合線構(gòu)成的登錄數(shù)據(jù)。
此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)根據(jù)與全部邊緣點(diǎn)相關(guān)的霍夫變換求出擬合線的情況的例子進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此。例如，在作為提取目標(biāo)的圖形為圓的情況下，也可以從邊緣點(diǎn)中隨機(jī)地選出3點(diǎn)，將通過(guò)選出的各個(gè)邊緣點(diǎn)的圓作為擬合線來(lái)求出。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，其特征在于，具有輪廓圖像生成單元，其根據(jù)由攝像單元拍攝的圖像數(shù)據(jù)提取出邊緣點(diǎn)，并生成由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像；第1擬合線生成單元，其根據(jù)所述輪廓圖像，使規(guī)定形狀的線與輪廓圖像上的被拍攝體相擬合，生成第1擬合線；有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成單元，其使所述第1擬合線具有寬度，并將其線寬內(nèi)部作為有效邊緣點(diǎn)區(qū)域；以及第2擬合線生成單元，其根據(jù)所述輪廓圖像上的處于所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，生成由規(guī)定形狀的線構(gòu)成的第2擬合線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述第1擬合線生成單元，根據(jù)與輪廓圖像相關(guān)的霍夫變換進(jìn)行擬合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成單元，在所生成的第1擬合線存在多條的情況下，根據(jù)尺寸最大的擬合線生成有效邊緣點(diǎn)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，具備顯示單元，其將所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域與所述輪廓圖像一同顯示在同一畫面上；以及有效邊緣點(diǎn)區(qū)域修正單元，其根據(jù)操作者的操作輸入，對(duì)畫面顯示的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域的尺寸和位置進(jìn)行變更，所述第2擬合線生成單元，根據(jù)尺寸和位置變更后的有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成第2擬合線。
5.一種圖像處理中的登錄數(shù)據(jù)生成方法，其特征在于，包括如下步驟輪廓圖像生成步驟，該步驟根據(jù)由攝像單元拍攝的圖像數(shù)據(jù)提取出邊緣點(diǎn)，并生成由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像；第1擬合線生成步驟，該步驟根據(jù)所述輪廓圖像，使規(guī)定形狀的線與輪廓圖像上的被拍攝體相擬合，生成第1擬合線；有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成步驟，該步驟使所述第1擬合線具有寬度，并將其線寬內(nèi)部作為有效邊緣點(diǎn)區(qū)域；以及第2擬合線生成步驟，該步驟根據(jù)所述輪廓圖像上的處于所述有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，生成由規(guī)定形狀的線構(gòu)成的第2擬合線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使操作者不同也不會(huì)降低擬合精度，可以總是適當(dāng)?shù)厍蟪鲈谄ヅ涮幚碇惺褂玫牡卿洈?shù)據(jù)的圖像處理裝置。該裝置由以下部分構(gòu)成輪廓圖像生成部(21)，其根據(jù)由攝像部(11)拍攝的圖像數(shù)據(jù)提取出邊緣點(diǎn)，并生成由邊緣點(diǎn)構(gòu)成的被拍攝體的輪廓圖像；第1擬合線生成部(24a)，其根據(jù)輪廓圖像，使規(guī)定形狀的線與輪廓圖像上的被拍攝體相擬合，生成第1擬合線；有效邊緣點(diǎn)區(qū)域生成部(24b)，其使第1擬合線具有寬度，并將其線寬內(nèi)部作為有效邊緣點(diǎn)區(qū)域；以及第2擬合線生成部(24d)，其根據(jù)輪廓圖像上的處于有效邊緣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)，生成由規(guī)定形狀的線構(gòu)成的第2擬合線。
文檔編號(hào)G06T5/00GK1835547SQ20061005729
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者平野高志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社其恩斯