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物体検出方法 実績あり

国内特許コード P09A014776
掲載日 2009年11月5日
出願番号 特願2006-067560
公開番号 特開2007-249256
登録番号 特許第4815592号
出願日 平成18年3月13日(2006.3.13)
公開日 平成19年9月27日(2007.9.27)
登録日 平成23年9月9日(2011.9.9)
発明者
  • 脇迫 仁
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 物体検出方法 実績あり
発明の概要

【課題】 この発明は,従来のパターンマッチングによる物体検出方法を改善し,対象物がシーン中で回転している時でも,対象物の画像を複数枚用いることなく,演算量を少なくして高速に検出する。
【解決手段】 この物体検出方法は,カメラで撮像した対象物とシーンとの画像からエッジ抽出処理によって求めた対象物とシーンにおけるエッジを構成する点同士の位置の偏差を求め,その出現回数から対象物の移動量や回転量を求める。この物体検出方法は,従来のパターンマッチングと比べて,扱うデータ量が少なく,演算も加減算だけでよいため,シーン中の対象物の位置や対象物1の回転方向を高速で検出することができる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


カメラで撮像した対象物の画像を画像処理により対象物を検出する技術は,産業界の様々な分野で利用されている。例えば,産業用ロボットは,予めプログラムされた位置に基づいて動作しており,作業対象のワークが何らかの理由で所定の位置からずれると,産業用ロボットがワークに対する作業が実行できなくなる。そこで,カメラを使って撮像した画像から,画像処理により対象物であるワークの位置を求め,そのワークの位置に応答してロボットの位置を補正する手段がとられている。また,半導体技術分野での応用例では,電気回路の基板上にIC,抵抗等の部品を設置する組立装置において,基板上に設置する部品が所定の位置に配置されるように,カメラにより電気回路の基板上の穴,マーク等の部分を撮像し,撮像した画像の位置を画像処理を行って電気回路の基板全体の位置を補正している。



その他の物体検出の応用例では,従来,動き検出方法として,動画像中において複数のオブジェクトが動きを有して重複することにより各オブジェクトが変形しても正確に各オブジェクトについての動きベクトルを検出するものが知られている。該動き検出方法は,動画像を構成する第1の画像に含まれる複数の動画像オブジェクトについてエッジ抽出を行って第1の輪郭情報を得るとともに,動画像を構成した第1の画像と時間的に前後する第2の画像に含まれる複数の動画像オブジェクトについてエッジ抽出を行って第2の輪郭情報を得て,各動画像オブジェクトごとに第1の輪郭情報を第2の輪郭情報にマッチングさせてマッチング位置を検出し,上記マッチング位置に基づいて,各動画像オブジェクトについての動きベクトルを推定し,上記マッチング位置に基づいて,第1の輪郭情報を第2の輪郭情報との一致度を示す変形率を,各動画像オブジェクトについて演算し,上記各動画像オブジェクトの変形率のうち,最小の値の変形率を有する動画像オブジェクトの動きベクトルを,上記推定した動きベクトルに確定するものである(例えば,特許文献1参照)。



このような物体の検出のための画像処理では,主にパターンマッチングが用いられる。パターンマッチングでは,予め対象物の画像を登録しておき,実際の作業において対象物を含むシーンの画像を撮像し,その画像と登録画像との相関値を計算してその値によって対象物の有無や位置を検出している(例えば,非特許文献1参照)。



図7にはパターンマッチングの処理の例が示されている。図7の(a)には,登録された対象物1の登録画像30が示されており,図7の(b)には,対象物1を含むシーン画像31が示されている。ここで,登録画像30のサイズを,横をmとし,縦をnとし,画像を構成する画素の濃淡値を〔数1〕で表わす。



【数式1】


例えば,図の左上の画素の濃淡値はf(1,1),右下の画素の濃淡値はf(m,n)である。一方,シーン画像31のサイズを横がM,縦がNとし画像を構成する画素の濃淡値を〔数2〕で表わす。



【数式2】


同様に図の左上の画素の濃淡値はg(1,1),右下の画素の濃淡値はg(M,N)である。これより二つの画像の相関値は,〔数3〕で与えられる。



【数式3】


ここで,xとyは登録画像30のシーン画像31中での比較する位置を表しており,パターンマッチングにおいては,xとyを変えながら上式の値を計算し,その値が最大となるxとyを求めている。図7(b)のシーン画像31においてはXとYの時が最大となり,これらの値から対象物1の位置を求めている。また,〔数3〕の値は1より小さく,二つの画像が全く同一のときに1となる。

【特許文献1】特開2000-259837号公報

【非特許文献1】昭晃堂発行「画像処理ハンドブック」(第303,304頁)

産業上の利用分野


この発明は,対象物をカメラで撮像した画像を画像処理することによって対象物を検出する物体検出方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
カメラによって撮像した画像を画像処理することによってシーン中での対象物の位置を検出する物体検出方法において,
前記対象物の画像からエッジ抽出処理によって求めたエッジを構成する点の全て又は一部から成る第一の点群を構成する点と,前記シーンの画像からエッジ抽出処理によって求めたエッジを構成する点の全て又は一部から成る第二の点群を構成する点との全ての組合せについて,前記第一の点群を構成する点の位置情報と前記第二の点群を構成する点の位置情報との組合せの偏差を計算して投票テーブルで前記偏差の頻度を求め,画像処理において二次元の配列を投票テーブルに表し,前記画像処理によって前記位置情報の前記偏差の頻度が最も多い前記偏差により,前記シーン中での前記対象物の位置を検出することを特徴とする物体検出方法。

【請求項2】
カメラによって撮像した画像を画像処理することによってシーン中での対象物の位置を検出する物体検出方法において,
前記対象物の画像からエッジ抽出処理によって求めたエッジを構成する点の全て又は一部から成る第一の点群を構成する点を所定の回転角度だけ回転した第三の点群を求め,前記シーンの画像からエッジ抽出処理によって求めたエッジを構成する点の全て又は一部から成る第二の点群を求め,前記第二の点群と前記第三の点群とを構成するそれぞれの点の全ての組合せについて,前記第二の点群を構成する点の位置情報と前記第三の点群を構成する点の位置情報との組合せの偏差を計算して投票テーブルで前記偏差の頻度を求め,前記回転角度の値を変えながら求めた複数の前記第三の点群において画像処理を実行し,前記画像処理において三次元の配列を投票テーブルに表し,前記画像処理によって前記位置情報の前記偏差の頻度が最も多い前記偏差と前記第三の点群の前記回転角度とによって前記対象物の前記シーン中での位置と方向とを検出することを特徴とする物体検出方法。
産業区分
  • 計算機応用
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006067560thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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