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OBJECT DETECTION METHOD meetings

Patent code P09A014841
File No. KIT6099
Posted date Nov 20, 2009
Application number P2007-072228
Publication number P2008-234261A
Patent number P4982754
Date of filing Mar 20, 2007
Date of publication of application Oct 2, 2008
Date of registration May 11, 2012
Inventor
  • (In Japanese)脇迫 仁
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title OBJECT DETECTION METHOD meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To detect an object at high speed with a minimized operation quantity without using a plurality of images of the object even if the size of the object is changed in a scene due to a change in distance from a camera, or the object is rotating, by improving the conventional object detection method by pattern matching.
SOLUTION: In this object detection method, a deviation of location is obtained between the points constituting edges of an object 1 and a scene obtained from images of the object 1 and the scene taken with the camera by edge extraction processing, and the travel distance and the rotational quantity of the object 1 are obtained from the number of times of the appearance of the deviation. By this detection method, the location of the object 1 in the scene and the rotational direction of the object 1 can be detected at high speed since the amount of data handled is small compared with the conventional pattern matching and the calculation is limited to addition and subtraction.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来,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の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。



また,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の輪郭情報と第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8にはパターンマッチングの処理の例が示されている。図8の(a)には,登録された対象物1のモデルの濃淡画像である登録画像30が示されており,図8の(b)には,対象物1を含むシーンの濃淡画像であるシーン画像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8(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)

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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を所定の倍率だけ拡大・縮小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差の頻度を求め,前記倍率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前記偏差の頻度を求める処理を実行し,前記位置情報の偏差の頻度が最も多いときの偏差と前記第三の点群の前記倍率とによって前記対象物の前記シーン中での位置を前記偏差の頻度が最も大きいときの偏差から求め,前記対象物の前記シーン中での拡大・縮小率を,前記偏差の頻度が最も大きいときの前記第三の点群の前記倍率より求め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且つ所定の倍率だけ拡大・縮小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差の頻度を求め,前記回転角度と前記倍率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前記偏差の頻度を求める処理を実行し,前記位置情報の偏差の頻度が最も多いときの偏差と前記第三の点群の前記回転角度と前記倍率とによって前記対象物の前記シーン中での位置を前記偏差の頻度が最も大きいときの偏差から求め,前記対象物の前記シーン中での方向を前記偏差の頻度が最も大きいときの前記第三の点群の前記回転角度より求め,前記対象物の前記シーン中での拡大・縮小率を前記偏差の頻度が最も大きいときの前記第三の点群の倍率より求めることを特徴とする物体検出方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007072228thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) (In Japanese)九州工業大学 研究者紹介
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