JPH10187993A - 姿勢検出装置及び距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、汎用的な画像処理に従って、マーク
の付される物体の姿勢を検出する姿勢検出装置の提供
と、汎用的な画像処理に従って、マークの付される物体
との間の距離を検出できるようにする距離検出装置の提
供を目的とする。 【解決手段】物体のマークと同一形状を示す照合用マー
クを持つ基準画像データを定義する。そして、物体の画
像データの離散的フーリエ変換データと、基準画像デー
タの離散的フーリエ変換データとを算出し、この２つの
変換データの合成データの位相成分を抽出して、それに
対して離散的フーリエ変換処理を施す。このとき得られ
る変換データの振幅に従って物体のマーク位置を検出す
ることで物体の姿勢を検出する。また、その振幅の示す
パターン輪郭線に従って、画像データの持つマークの大
きさを検出して、その大きさと、その大きさの基準値
と、その基準値を実現する物体との間の距離とから、物
体との間の距離を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マークの付される
物体を検出対象として、汎用性のある画像処理に従っ
て、その物体の姿勢を検出できるようにする姿勢検出装
置と、マークの付される物体を検出対象として、汎用性
のある画像処理に従って、その物体との間の距離を検出
できるようにする距離検出装置に関する。

【０００２】ファクトリ・オートメーションのような様
々な分野で、物体の姿勢を検出したり、物体との間の距
離を検出することが要求されている。このような物体の
姿勢検出処理や、物体との間の距離検出処理は、汎用的
な構成に従いつつ高精度に実現していく必要がある。

【０００３】

【従来の技術】ファクトリ・オートメーションなどの分
野では、物体の姿勢が規定のものになるようにと制御し
てから、次の処理に入ったり、物体の姿勢に従って、次
に行う処理の内容を決定していくことがある。このよう
な場合に、物体の姿勢を検出する姿勢検出装置が必要と
なる。

【０００４】また、ファクトリ・オートメーションなど
の分野では、物体との間の距離が規定のものになるよう
にと制御してから、次の処理に入ったり、物体との間の
距離に従って、次に行う処理の内容を決定していくこと
がある。このような場合に、物体との間の距離を検出す
る距離検出装置が必要となる。

【０００５】従来から、物体の姿勢を検出する姿勢検出
装置として様々な原理に基づくものが提案されている
が、いずれのものも、姿勢検出専用のものとして構成さ
れている。

【０００６】また、従来から、物体との間の距離を検出
する距離検出装置として様々な原理に基づくものが提案
されているが、いずれのものも、距離検出専用のものと
して構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の姿
勢検出装置は、物体の姿勢検出専用のものとして構成さ
れており、その前後の処理で用いる装置とは全く共通性
を持たないものとして用意されることになる。

【０００８】そして、従来の距離検出装置は、物体との
間の距離検出専用のものとして構成されており、その前
後の処理で用いる装置とは全く共通性を持たないものと
して用意されることになる。

【０００９】これから、例えば、物体の姿勢を検出した
後、その検出結果に基づいて、物体に記録されている型
番などを読み取る場合には、姿勢検出装置とは全く装置
構成の異なるパターン照合装置を用意しなければならな
いという問題点があった。

【００１０】そして、例えば、物体との間の距離を検出
した後、その検出結果に基づいて、物体に記録されてい
る型番などを読み取る場合には、距離検出装置とは全く
装置構成の異なるパターン照合装置を用意しなければな
らないという問題点があった。

【００１１】一方、本発明者らは、特願平８-107244 号
で、新たなパターン照合装置として、照合対象の入力パ
ターンの離散的フーリエ変換データと、既登録の登録パ
ターンの離散的フーリエ変換データとを算出して、振幅
抑制処理を使って、この２つの離散的フーリエ変換デー
タの合成データの位相成分のみを抽出し、その位相成分
の離散的フーリエ変換データあるいは離散的フーリエ逆
変換データを求めて、その変換データの持つ実部あるい
は振幅の示す相関度に基づいて、入力パターンと登録パ
ターンとが一致するのか否かを判断するという発明を開
示した。

【００１２】すなわち、この発明では、図２４に示すよ
うに、登録パターンｆ（ｍ，ｎ）の離散的フーリエ変換
データＦ（ｕ，ｖ）と、入力パターンｇ（ｍ，ｎ）の離
散的フーリエ変換データＧ（ｕ，ｖ）とを算出する。

【００１３】そして、このＦ（ｕ，ｖ）及びＧ（ｕ，
ｖ）を使って、登録パターンと入力パターンとの間の距
離「〔ｆ（ｍ，ｎ）−ｇ（ｍ，ｎ）〕² 」に対応付けら
れる合成データ「Ｆ（ｕ，ｖ）×Ｇ^* （ｕ，ｖ）」を算
出することで、合成データ「ＡＢ×ｅｘｐ〔ｊ（θ−
φ）〕」を求めて、この振幅Ａ，Ｂを強制的に例えば
“１”に設定する振幅抑制処理を施すことで、その位相
成分ｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕のみを抽出する。

【００１４】そして、この位相成分ｅｘｐ〔ｊ（θ−
φ）〕の離散的フーリエ変換データあるいは離散的フー
リエ逆変換データである「α（ｐ，ｑ）＋ｊβ（ｐ，
ｑ）」を求めて、入力パターンと登録パターンとが一致
するときには、その一致位置で、その実部αあるいは振
幅（α² ＋β² ）^1/2 がδ関数的な関数値を示すことか
ら、その実部αあるいは振幅（α² ＋β² ）^1/2 の中
に、規定の閾値を超えるものがあるのか否かを判断する
ことにより、入力パターンと登録パターンとが一致する
のか否かを判断するのである。

【００１５】ここで、合成データに対する振幅抑制処理
としては、振幅Ａ，Ｂを強制的に“１”などの固定値に
設定することで位相情報のみとする他に、平方根演算や
ＬＯＧ演算を施すことで振幅を抑制する構成を採ること
も可能である。このときには、その抑制された振幅を持
つ合成データの離散的フーリエ変換データ／離散的フー
リエ逆変換データである「α（ｐ，ｑ）＋ｊβ（ｐ，
ｑ）」を求めていくことになる。また、合成データを算
出してから振幅を抑制するのではなくて、Ｆ（ｕ，ｖ）
及びＧ（ｕ，ｖ）に対して振幅抑制処理を施してから、
合成データを算出する構成を採ることも可能である。

【００１６】図２５に、この本発明の処理過程で得られ
た画像データ（この図は、ＣＲＴのハードコピーであ
る）の一例を図示する。ここで、図中に示すが登録さ
れている指紋パターン、がこの登録指紋パターンの離
散的フーリエ変換データＦ（ｕ，ｖ）の振幅Ａ（ｕ，
ｖ）、がこの登録指紋パターンの離散的フーリエ変換
データの位相成分ｅｘｐ〔ｊθ（ｕ，ｖ）〕、が入力
された指紋パターン、がこの入力指紋パターンの離散
的フーリエ変換データＧ（ｕ，ｖ）の振幅Ｂ（ｕ，
ｖ）、がこの入力指紋パターンの離散的フーリエ変換
データの位相成分ｅｘｐ〔ｊφ（ｕ，ｖ）〕、が合成
データの位相成分ｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕、が位相成
分ｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の離散的フーリエ変換データ
（α＋ｊβ）の振幅、がこの離散的フーリエ変換デー
タ（α＋ｊβ）の位相成分である。但し、位相成分につ
いては、位相０を黒、位相±πを白とする２５６階調の
濃淡画像で表してある。

【００１７】この本発明者らの開示した新たなパターン
照合装置では、パターンの持つ空間周波数特性を使って
照合処理を実行する構成を採ることから、照合対象とな
るパターンによって照合処理のアルゴリズムを変更する
必要がないという特徴があるとともに、平行移動の位置
合わせを要求されることなく、２つのパターンをそのま
ま照合することで、２つのパターンに共通に含まれるパ
ターン要素の位置を検出できるという特徴がある。

【００１８】更に、実施例で詳述するように、同一形状
で同一姿勢を持つ２つのパターンを照合すると、そのパ
ターンの大きさに応じたパターン輪郭線を直接抽出でき
るという特徴がある。

【００１９】そして、振幅抑制処理を使って、入力パタ
ーンの離散的フーリエ変換データと、登録パターンの離
散的フーリエ変換データとの合成データの位相成分を抽
出して、その位相成分を使って、入力パターンと登録パ
ターンとを照合する構成を採ることから、入力パターン
の明るさと登録パターンの明るさとの違いを吸収するこ
とで、高精度の照合処理を実現できるという特徴があ
る。

【００２０】これから、この本発明者の開示した新たな
パターン照合装置を利用することで、これまでは全く異
なる構成を持つ姿勢検出装置と距離検出装置を実現でき
ることになる。

【００２１】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、マークの付される物体を検出対象として、汎
用性のある画像処理に従って、その物体の姿勢を検出で
きるようにする新たな姿勢検出装置の提供と、マークの
付される物体を検出対象として、汎用性のある画像処理
に従って、その物体との間の距離を検出できるようにす
る新たな距離検出装置の提供とを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１に本発明を具備する
姿勢検出装置の原理構成、図２に本発明を具備する距離
検出装置の原理構成を図示する。

【００２３】図１中、１０は本発明を具備する姿勢検出
装置であって、複数のマーク２の付された物体１の姿勢
を検出するもの、３は姿勢検出装置１０の備える画像入
力機器であって、複数のマーク２の付された物体１の画
像データを検出して姿勢検出装置１０に入力するもので
ある。

【００２４】姿勢検出装置１０は、入力手段１１と、管
理手段１２と、検出手段１３と、特定手段１４とを備え
る。この入力手段１１は、画像入力機器３の検出する物
体１の画像データを装置内に入力する。

【００２５】管理手段１２は、マーク２と同一形状を示
す１つ又は複数の照合用マークを持つとともに、その照
合用マークが回転特性を示す場合にはその回転図形を持
つ基準画像データを管理したり、その基準画像データの
離散的フーリエ変換データ、あるいは、その離散的フー
リエ変換データの位相成分のみ、あるいは、その離散的
フーリエ変換データの振幅抑制されたものを管理する。

【００２６】ここで、基準画像データについては、前も
って画像入力機器３から入力することで用意したり、フ
ロッピィディスクなどからダウンロードすることで用意
する。また、基準画像データの離散的フーリエ変換デー
タや、その位相成分や、その振幅抑制されたものについ
ては、そのようにして登録される基準画像データに離散
的フーリエ変換を施したり、それから位相成分を抽出し
たり、それを振幅抑制することで用意したり、フロッピ
ィディスクなどからダウンロードすることで用意する。

【００２７】検出手段１３は、物体１の持つ複数のマー
ク２の位置を検出するものであって、画像データの離散
的フーリエ変換データを算出するフーリエ変換手段１３
０と、振幅抑制処理を使って、入力画像データの離散的
フーリエ変換データと、基準画像データの離散的フーリ
エ変換データとの合成データの位相成分のみを求める
か、その合成データの振幅抑制されたものを求める合成
データ抽出手段１３１と、入力画像データと基準画像デ
ータとの相関度を検出することで、物体１の持つ複数の
マーク２の位置を検出するマーク位置検出手段１３２と
を備える。

【００２８】特定手段１４は、検出手段１３の検出する
マーク２の位置から、物体１の姿勢を特定する。このよ
うに構成される本発明の姿勢検出装置１０では、画像入
力機器３より複数のマーク２の付された物体１の画像デ
ータが入力されると、入力手段１１は、その入力画像デ
ータをフーリエ変換手段１３０に入力する。

【００２９】これを受けて、フーリエ変換手段１３０
は、入力手段１１の入力する入力画像データの離散的フ
ーリエ変換データを算出するとともに、管理手段１２が
基準画像データを管理するときには、その基準画像デー
タの離散的フーリエ変換データを算出する。

【００３０】そして、これを受けて、合成データ抽出手
段１３１は、振幅抑制処理を使って、フーリエ変換手段
１３０により算出された入力画像データの離散的フーリ
エ変換データと、フーリエ変換手段１３０により算出さ
れた基準画像データの離散的フーリエ変換データとの合
成データの位相成分のみを求めるか、その合成データの
振幅抑制されたものを求めて、フーリエ変換手段１３０
を使って、その求めたデータの離散的フーリエ変換デー
タを算出する。

【００３１】ここで、管理手段１２が基準画像データの
離散的フーリエ変換データや、その離散的フーリエ変換
データの位相成分のみや、その離散的フーリエ変換デー
タの振幅抑制されたものを管理するときには、合成デー
タ抽出手段１３１は、管理手段１２の管理データを使用
して、入力画像データの離散的フーリエ変換データと基
準画像データの離散的フーリエ変換データとの合成デー
タの位相成分のみを求めるか、その合成データの振幅抑
制されたものを求める。また、位相成分のみとされた合
成データの離散的逆フーリエ変換データや、振幅抑制さ
れた合成データの離散的逆フーリエ変換データを計算す
る構成を採ることがあるが、このときには、離散的逆フ
ーリエ変換データを算出する手段が用意され、それを使
って離散的逆フーリエ変換データが算出されることにな
る。

【００３２】このようにして、位相成分のみとされた合
成データや、振幅抑制された合成データの離散的フーリ
エ変換データ／離散的逆フーリエ変換データが算出され
ると、マーク位置検出手段１３２は、その変換データの
持つ実部あるいは振幅の示す相関度に基づいて、物体１
の持つ複数のマーク２の位置を検出し、これを受けて、
特定手段１４は、マーク位置検出手段１３２の検出結果
に従って、物体１の姿勢を特定する。

【００３３】ここで、合成データ抽出手段１３１が、入
力画像データの離散的フーリエ変換データと基準画像デ
ータの離散的フーリエ変換データとの合成データを求め
て、その合成データの離散的フーリエ変換データ／離散
的逆フーリエ変換データを算出する構成を採っても、マ
ーク位置検出手段１３２は、多少精度は落ちるものの物
体１の持つマーク２の位置を検出できる。

【００３４】このように、本発明の姿勢検出装置１０
は、本発明者らが特願平８-107244 号で開示したパター
ン照合装置が、照合対象となるパターンによって照合処
理のアルゴリズムを変更する必要がなく、しかも、平行
移動の位置合わせを要求されることなく、２つのパター
ンをそのまま照合することで、２つのパターンに共通に
含まれるパターン要素の位置を検出できるという特徴が
あるという点に着目して、入力される複数のマーク２の
付された物体１の画像データと、そのマーク２と同一形
状を示す照合用マークを持つ基準画像データとを照合対
象として、このパターン照合装置を使って、物体１に付
される複数のマーク２の位置を検出することで、物体１
の姿勢を検出する構成を採ることから、汎用性のある画
像処理に従って、物体１の姿勢を検出できるようにな
る。

【００３５】図２中、２０は本発明を具備する距離検出
装置であって、マーク２の付された物体１との間の距離
を検出するもの、３は距離検出装置２０の備える画像入
力機器であって、マーク２の付された物体１の画像デー
タを検出して距離検出装置２０に入力するものである。

【００３６】距離検出装置２０は、入力手段２１と、管
理手段２２と、抽出手段２３と、検出手段２４と、算出
手段２５とを備える。この入力手段２１は、画像入力機
器３の検出する物体１の画像データを装置内に入力す
る。

【００３７】管理手段２２は、マーク２と同一形状を示
す照合用マークを持つとともに、その照合用マークが回
転特性を示す場合にはその回転図形を持つ基準画像デー
タを管理したり、その基準画像データの離散的フーリエ
変換データ、あるいは、その離散的フーリエ変換データ
の位相成分のみ、あるいは、その離散的フーリエ変換デ
ータの振幅抑制されたものを管理する。

【００３８】ここで、基準画像データについては、前も
って画像入力機器３から入力することで用意したり、フ
ロッピィディスクなどからダウンロードすることで用意
する。また、基準画像データの離散的フーリエ変換デー
タや、その位相成分や、その振幅抑制されたものについ
ては、そのようにして登録される基準画像データに離散
的フーリエ変換を施したり、それから位相成分を抽出し
たり、それを振幅抑制することで用意したり、フロッピ
ィディスクなどからダウンロードすることで用意する。

【００３９】抽出手段２３は、画像入力機器３の入力す
る入力画像データの持つマーク２の大きさに応じたパタ
ーン輪郭線を抽出するものであって、画像データの離散
的フーリエ変換データを算出するフーリエ変換手段２３
０と、振幅抑制処理を使って、入力画像データの離散的
フーリエ変換データと、基準画像データの離散的フーリ
エ変換データとの合成データの位相成分のみを求める
か、その合成データの振幅抑制されたものを求める合成
データ抽出手段２３１と、入力画像データと基準画像デ
ータとの相関度を検出することで、その相関度の示すパ
ターン輪郭線を抽出する輪郭線抽出手段２３２とを備え
る。

【００４０】検出手段２４は、画像入力機器３の入力す
る入力画像データの持つマーク２の大きさを検出する。
算出手段２５は、物体１との間の距離を算出する。この
ように構成される本発明の距離検出装置２０では、画像
入力機器３よりマーク２の付された物体１の画像データ
が入力されると、入力手段２１は、その入力画像データ
をフーリエ変換手段２３０に入力する。

【００４１】これを受けて、フーリエ変換手段２３０
は、入力手段２１の入力する入力画像データの離散的フ
ーリエ変換データを算出するとともに、管理手段２２が
基準画像データを管理するときには、その基準画像デー
タの離散的フーリエ変換データを算出する。

【００４２】そして、これを受けて、合成データ抽出手
段２３１は、振幅抑制処理を使って、フーリエ変換手段
２３０により算出された入力画像データの離散的フーリ
エ変換データと、フーリエ変換手段２３０により算出さ
れた基準画像データの離散的フーリエ変換データとの合
成データの位相成分のみを求めるか、その合成データの
振幅抑制されたものを求めて、フーリエ変換手段２３０
を使って、その求めたデータの離散的フーリエ変換デー
タを算出する。

【００４３】ここで、管理手段２２が基準画像データの
離散的フーリエ変換データや、その離散的フーリエ変換
データの位相成分のみや、その離散的フーリエ変換デー
タの振幅抑制されたものを管理するときには、合成デー
タ抽出手段２３１は、管理手段２２の管理データを使用
して、入力画像データの離散的フーリエ変換データと基
準画像データの離散的フーリエ変換データとの合成デー
タの位相成分のみを求めるか、その合成データの振幅抑
制されたものを求める。また、位相成分のみとされた合
成データの離散的逆フーリエ変換データや、振幅抑制さ
れた合成データの離散的逆フーリエ変換データを計算す
る構成を採ることがあるが、このときには、離散的逆フ
ーリエ変換データを算出する手段が用意され、それを使
って離散的逆フーリエ変換データが算出されることにな
る。

【００４４】このようにして、位相成分のみとされた合
成データや、振幅抑制された合成データの離散的フーリ
エ変換データ／離散的逆フーリエ変換データが算出され
ることになるが、実施例で詳述するように、同一形状で
同一姿勢を持つ２つのパターンを照合すると、この変換
データの持つ実部あるいは振幅が、そのパターンの大き
さに応じたパターン輪郭線を示すという特徴があるの
で、輪郭線抽出手段２３２は、この変換データの持つ実
部あるいは振幅の示すパターン輪郭線を抽出すること
で、画像入力機器３の入力する入力画像データの持つマ
ーク２の大きさに応じたパターン輪郭線を抽出する。

【００４５】これを受けて、検出手段２４は、抽出手段
２３の抽出するパターン輪郭線から、画像入力機器３の
入力する画像データの持つマーク２の大きさを検出し、
これを受けて、算出手段２５は、検出手段２４の検出す
る大きさと、その大きさの基準値と、その基準値を実現
する物体１との間の距離とから、物体１との間の距離を
算出する。

【００４６】ここで、合成データ抽出手段２３１が、入
力画像データの離散的フーリエ変換データと基準画像デ
ータの離散的フーリエ変換データとの合成データを求め
て、その合成データの離散的フーリエ変換データ／離散
的逆フーリエ変換データを算出する構成を採っても、輪
郭線抽出手段２３２は、多少精度は落ちるもののパター
ン輪郭線を抽出できる。

【００４７】このように、本発明の距離検出装置２０
は、本発明者らが特願平８-107244 号で開示したパター
ン照合装置が、照合対象となるパターンによって照合処
理のアルゴリズムを変更する必要がなく、しかも、同一
形状で同一姿勢を持つ２つのパターンを照合すると、そ
のパターンの大きさに応じたパターン輪郭線を抽出する
という特徴があるという点に着目して、入力されるマー
ク２の付された物体１の画像データと、そのマーク２と
同一形状を示す照合用マークを持つ基準画像データとを
照合対象として、このパターン照合装置を使って、パタ
ーン輪郭線を抽出することで入力画像データの持つマー
ク２の大きさを検出して、その検出値と、その検出値の
基準値と、その基準値を実現する物体１との間の距離と
から、物体１との間の距離を算出する構成を採ることか
ら、汎用性のある画像処理に従って、物体１との間の距
離を検出できるようになる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。図３に、本発明を具備する物体計測
装置３０の装置構成の一実施例を図示する。

【００４９】この本発明の物体計測装置３０は、テレビ
カメラ３ａと、ディスプレイ及びキー入力機構を持つ入
出力装置４を接続するとともに、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ
３２と、ＲＡＭ３３と、基準画像データの離散的フーリ
エ変換データを格納するハードディスク３４と、入出力
装置４との間のインタフェース処理を実行する入出力イ
ンタフェース３５と、テレビカメラ３ａとの間のインタ
フェース処理を実行するカメラインタフェース３６と、
カメラインタフェース３６の受け取るアナログ信号の画
像データを例えば２５６階調のディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄコンバータ３７と、Ａ／Ｄコンバータ３７の出
力する画像データを格納するフレームメモリ３８とを備
える。

【００５０】図４に、この装置構成を採る本発明の物体
計測装置３０に展開されるプログラム構成の一実施例を
図示する。この図に示すように、本発明の物体計測装置
３０は、離散的フーリエ変換処理を実行するフーリエ変
換プログラム４０と、基準画像データの離散的フーリエ
変換データを算出してハードディスク３４に登録する登
録プログラム４１と、テレビカメラ３ａの読み取る画像
データ（入力画像データ）と、ハードディスク３４に登
録される基準画像データの離散的フーリエ変換データと
を使って、物体の姿勢や物体との間の距離を検出する検
出プログラム４２とを展開する。

【００５１】最初に、本発明の物体計測装置３０が実行
する物体の姿勢検出処理について説明する。図５（ａ）
に示すように、ロール状の物体が搬送ラインを回転しな
がら搬送されていくときに、特定の位置で静止されると
きの物体の姿勢を、この物体計測装置３０を使って検出
することを想定する。例えば、物体の側面に製品の型番
が記録されていて、それを読み取るときに、このような
姿勢の検出が要求される。

【００５２】この物体の姿勢検出を実現するために、本
発明では、図５（ｂ）に示すように、物体の側面に、大
きさの異なる２つの円形マーク２ａ,2ｂを、その２つの
円形マーク２ａ,2ｂの中心を結ぶ線上に物体の回転軸が
交差する形で付加する構成を採る。

【００５３】テレビカメラ３ａは、この円形マーク２
ａ,2ｂの付加された物体の側面の画像データを読み取る
ことになる。このとき読み込まれる画像データ（入力画
像データ）は、図６（ａ）に示すように、そのときの物
体の姿勢に従って、様々な位置に円形マーク２ａ,2ｂを
配することになる。

【００５４】本発明では、このような入力画像データの
内の１つを基準画像データとして定義する。例えば、図
６（ｂ）に示すようなものを基準画像データとして定義
するのである。

【００５５】図７に、登録プログラム４１の実行する処
理フローの一実施例、図８及び図９に、検出プログラム
４２の実行する処理フローの一実施例を図示する。次
に、これらの処理フローに従って、本発明の物体計測装
置３０が実行する物体の姿勢の検出処理について説明す
る。

【００５６】オペレータが、テレビカメラ３ａの前に円
形マーク２ａ,2ｂの付加された物体を静止させて基準画
像データの登録要求を発行すると、登録プログラム４１
は、図７の処理フローに示すように、先ず最初に、ステ
ップ１で、テレビカメラ３ａの読み取る画像データ（基
準画像データとなる）をディジタル信号に変換してフレ
ームメモリ３８に読み込む。

【００５７】続いて、ステップ２で、フレームメモリ３
８から基準画像データを読み出す。続いて、ステップ３
で、ステップ２で読み出した基準画像データを処理対象
として指定して、フーリエ変換プログラム４０を起動す
ることで、その読み出した基準画像データの離散的フー
リエ変換データを算出する。なお、離散的フーリエ変換
処理については公知であるので、ここではその処理内容
について説明を省略する。

【００５８】続いて、ステップ４で、ステップ３で算出
した離散的フーリエ変換データの振幅を例えば“１”に
設定することで、その離散的フーリエ変換データの位相
成分のみを抽出する。

【００５９】すなわち、基準画像データｆ（ｍ，ｎ）に
離散的フーリエ変換を施すことで、「Ａ（ｕ，ｖ）×ｅ
ｘｐ〔ｊθ（ｕ，ｖ）〕」で表されるその離散的フーリ
エ変換データＦ（ｕ，ｖ）を求めて、その振幅Ａ（ｕ，
ｖ）を強制的に例えば“１”に設定することで、その離
散的フーリエ変換データＦ（ｕ，ｖ）の位相成分ｅｘｐ
〔ｊθ（ｕ，ｖ）〕を抽出するのである。

【００６０】続いて、ステップ５で、ステップ４で算出
した基準画像データの離散的フーリエ変換データの持つ
位相成分を、ハードディスク３４に格納して処理を終了
する。

【００６１】このようにして、この登録プログラム４１
の処理に従って、ハードディスク３４に対して、基準画
像データの離散的フーリエ変換データの持つ位相成分が
登録されることになる。

【００６２】ここで、登録プログラム４１は、ハードデ
ィスク３４に対して、基準画像データを登録する構成を
採ることも可能である。この構成を採るときには、検出
プログラム４２が、後述する検出処理の実行時に、その
画像データの離散的フーリエ変換データを算出するとと
もに、その離散的フーリエ変換データの振幅を例えば
“１”に設定する処理を行うことになる。

【００６３】また、登録プログラム４１は、ハードディ
スク３４に対して、基準画像データの離散的フーリエ変
換データを登録する構成を採ることも可能である。この
構成を採るときには、検出プログラム４２が、後述する
検出処理の実行時に、その離散的フーリエ変換データの
振幅を例えば“１”に設定する処理を行うことになる。

【００６４】一方、搬送ラインに配置されるセンサが、
テレビカメラ３ａの前に円形マーク２ａ,2ｂの付加され
た物体の静止を検出することで物体の姿勢の検出要求を
発行すると、検出プログラム４２は、図８及び図９の処
理フローに示すように、先ず最初に、ステップ１で、テ
レビカメラ３ａの読み取る画像データ（入力画像デー
タ）をディジタル信号に変換してフレームメモリ３８に
読み込む。

【００６５】続いて、ステップ２で、フレームメモリ３
８から入力画像データを読み出す。続いて、ステップ３
で、ステップ２で読み出した入力画像データを処理対象
として指定して、フーリエ変換プログラム４０を起動す
ることで、その読み出した入力画像データの離散的フー
リエ変換データを算出する。

【００６６】続いて、ステップ４で、ステップ３で算出
した離散的フーリエ変換データの振幅を例えば“１”に
設定することで、その離散的フーリエ変換データの位相
成分のみを抽出する。

【００６７】すなわち、入力画像データｇ（ｍ，ｎ）に
離散的フーリエ変換データを施すことで、「Ｂ（ｕ，
ｖ）×ｅｘｐ〔ｊφ（ｕ，ｖ）〕」で表されるその離散
的フーリエ変換データＧ（ｕ，ｖ）を求めて、その振幅
Ｂ（ｕ，ｖ）を強制的に例えば“１”に設定すること
で、その離散的フーリエ変換データＧ（ｕ，ｖ）の位相
成分ｅｘｐ〔ｊφ（ｕ，ｖ）〕を抽出するのである。

【００６８】続いて、ステップ５で、ハードディスク３
４から、基準画像データの離散的フーリエ変換データの
持つ位相成分を読み出し、続くステップ６で、この読み
出した離散的フーリエ変換データの位相成分と、ステッ
プ４で算出した入力画像データの離散的フーリエ変換デ
ータの持つ位相成分との合成データを算出する。

【００６９】すなわち、ハードディスク３４に格納され
ている離散的フーリエ変換データの位相成分ｅｘｐ〔ｊ
θ（ｕ，ｖ）〕と、ステップ４で算出した離散的フーリ
エ変換データの位相成分ｅｘｐ〔ｊφ（ｕ，ｖ）〕との
合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕を算出するのであ
る。

【００７０】続いて、ステップ７で、ステップ６で算出
した合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕を処理対象とし
て指定して、フーリエ変換プログラム４０を起動するこ
とで、その合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の離散的
フーリエ変換データを算出する。このとき、合成データ
ｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の離散的フーリエ変換データを
算出するのではなくて、離散的逆フーリエ変換データを
算出する構成を採ることも可能である。

【００７１】続いて、ステップ８（図９）で、ステップ
７で算出した合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の離散
的フーリエ変換データの振幅を算出する。すなわち、
「α（ｐ，ｑ）＋ｊβ（ｐ，ｑ）」で表されるその離散
的フーリエ変換データの振幅（α² ＋β² ）^1/2 を算出
するのである。このとき、振幅に代えて、実部αを用い
る構成を採ることも可能である。

【００７２】続いて、ステップ９で、ステップ８で算出
した振幅（α² ＋β² ）^1/2 の中に含まれる規定の閾値
を超えるものを探し出すことで、入力画像データの持つ
円形マーク２ａ,2ｂの画素位置を検出する。

【００７３】すなわち、入力画像データの持つ円形マー
ク２ａと、基準画像データの持つ円形マーク２ａとが高
い相関を示すとともに、入力画像データの持つ円形マー
ク２ｂと、基準画像データの持つ円形マーク２ｂとが高
い相関を示すことで、図１０に示すように、入力画像デ
ータの持つ円形マーク２ａ,2ｂの画素位置で、振幅（α
² ＋β² ）^1/2 がδ関数的に大きな値を示すことにな
る。これから、規定の閾値を超える振幅の画素位置を検
出することで、入力画像データの持つ円形マーク２ａ,2
ｂの画素位置を検出するのである。

【００７４】ここで、この振幅の評価処理にあたって、
現実には理想的なδ関数にならないことを考慮して、近
傍に位置する振幅の平均値を算出して、その平均値を使
って評価処理を実行することで、入力画像データの持つ
円形マーク２ａ,2ｂの画素位置を特定するという構成を
採ることも可能である。

【００７５】続いて、ステップ１０で、ステップ９で検
出した入力画像データの持つ円形マーク２ａ,2ｂの画素
位置から、物体の姿勢を検出して出力する。すなわち、
ステップ９で検出した入力画像データの持つ円形マーク
２ａ,2ｂの画素位置から、その円形マーク２ａ,2ｂの形
成する直線の水平線（物体の回転軸の移動方向）に対す
る傾きθを算出して、それに従って、物体の姿勢を検出
する。

【００７６】このようにして、本発明の物体計測装置３
０は、本発明者らが特願平８-107244 号で開示したパタ
ーン照合アルゴリズムに従って、物体に付される円形マ
ーク２ａ，２ｂの位置を検出することで、物体の姿勢を
検出するのである。

【００７７】入力画像データの持つ円形マーク２ａ,2ｂ
の形成する直線の水平線に対する傾きθの求めた方につ
いて補足説明する。ここで、図１１に示すように、基準
画像データの持つ円形マークＭ１，Ｍ２が水平線（物体
の回転軸の移動方向）の方向に並んでいるとし、入力画
像データの持つ円形マークＩ１，Ｉ２が水平線から角度
θ傾いているとする。

【００７８】図９の処理フローのステップ９で求まる入
力画像データの持つ円形マークＩ１の画素位置は、具体
的には、図１２に示すように、相関エリア上で、相関エ
リアの原点に始点を置いた、円形マークＭ１から円形マ
ークＩ１に向かうベクトルの指すピーク点Ｐ１の位置と
して求まり、また、円形マークＩ２の画素位置は、相関
エリアの原点に始点を置いた、円形マークＭ２から円形
マークＩ２に向かうベクトルの指すピーク点Ｐ２の位置
として求まる。

【００７９】ピーク点Ｐ１の座標位置（ｘ１，ｙ１）が
求まると、基準画像データの持つ円形マークＭ１の絶対
座標が分かっているので、この２つの座標を加算するこ
とで、入力画像データの持つ円形マークＩ１の絶対座標
を得ることができる。また、ピーク点Ｐ２の座標位置
（ｘ２，ｙ２）が求まると、基準画像データの持つ円形
マークＭ２の絶対座標が分かっているので、この２つの
座標を加算することで、入力画像データの持つ円形マー
クＩ２の絶対座標を得ることができる。

【００８０】これから、入力画像データの持つ円形マー
クＩ１，Ｉ２の形成する直線の水平線に対する傾きθを
求めることができる。なお、基準画像データの持つ物体
の回転軸と、入力画像データの持つ物体の回転軸とが一
致する場合には、図１３に示すように、いずれか一方の
ピーク点Ｐ１，Ｐ２の座標から図中に示す角度αが求ま
り、この角度αが傾きθと、 θ＋２×α＝π の関係にあることで、傾きθが直ちに求められることに
なる。従って、この場合には、基準画像データの円形マ
ークＭ１，Ｍ２の両方がある必要はなく、いずれか一方
があれば足りることになる。

【００８１】実施例では、物体に対して、大きさの異な
る２つの円形マークを付加する構成を採ったが、大きさ
が同一で濃度の異なる２つの円形マークを付加する構成
を採ることも可能である。この場合、合成データの離散
的フーリエ変換データの振幅からでは、検出される画素
位置が、どちらの濃度の円形マークのものであるのかを
特定できない。このときには、合成データの離散的フー
リエ変換データの位相成分に着目して、その位相成分の
値に従って各濃度の円形マークの画素位置を特定する構
成を採ることになる。

【００８２】また、実施例では、入力画像データの持つ
円形マークの数と、基準画像データの持つ円形マークの
数とを共に２つとする構成を採ったが、基準画像データ
の円形マークが１つであっても、入力画像データの持つ
２つの円形マークとの間にかなり大きな相関を示すこと
から、両者のマークの数は必ずしも同じである必要はな
い。

【００８３】また、実施例では、入力画像データの持つ
円形マークと、基準画像データの持つ円形マークとが同
じ大きさのものを用いる構成を採ったが、異なる大きさ
であってもかなり大きな相関を示すことから、両者のマ
ークの大きさは必ずしも同じである必要はない。

【００８４】また、実施例では、物体に対して、２つの
円形マークを付加する構成を採ったが、姿勢の検出が可
能になるならば、マークの個数は２つに限られるもので
はないことは言うまでもない。

【００８５】また、実施例では、物体に対して、円形マ
ークを付加する構成を採ったが、円形マークを付加する
のではなくて、三角形などのような回転により形を変え
る図形のマークを付加する構成を採ることも可能であ
る。このときには、入力画像データの持つマークの姿勢
が、基準画像データの持つマークの姿勢と合わなくなる
ことで、高い相関を示さないことが起こるので、基準画
像データに、その図形の回転図形をいくつも展開してお
く構成を採ることになる。

【００８６】また、実施例では、基準画像データを読み
取るときに、入力画像データの読み取り位置で基準画像
データを読み取ることで、入力画像データの中心の指す
画像位置と、基準画像データの中心の指す画像位置とを
一致させる構成を採ったが、本発明者らが特願平８-107
244 号で開示したパターン照合アルゴリズムは、平行移
動の位置合わせを要求されることがないことから、この
ような構成を採る必要はない。

【００８７】実施例に示したものはあくまで一例であっ
て、要するに、基準画像データと入力画像データとの間
に相関が成立して、その相関に基づくピークが検出でき
れば、基準画像データとそのピークとの間の関係から入
力画像データの持つマークの位置が検出でき、これによ
り物体の姿勢が検出可能になるのである。従って、入力
画像データの持つマークとの間に相関を持つ基準画像デ
ータであれば、基準画像データとしてどのようなものを
用いてもよいのである。

【００８８】更に、実施例では、入力画像データの離散
的フーリエ変換データと基準画像データの離散的フーリ
エ変換データとの合成データの位相成分のみを抽出し
て、その位相成分の離散的フーリエ変換データの持つ振
幅に従って物体に付される円形マーク（上述したことか
ら分かるように円形マークである必要はない）の画素位
置を求める構成を採ったが、多少精度は落ちるものの、
振幅抑制処理を行わずに、その合成データの離散的フー
リエ変換データの持つ振幅に従って円形マークの画素位
置を求めるという構成を採ることも可能である。

【００８９】本発明の物体計測装置３０は、本発明者ら
が特願平８-107244 号で開示したパターン照合アルゴリ
ズムに従って、物体に付される円形マーク２ａ,2ｂの位
置を検出することで、物体の姿勢を検出する構成を採る
ものであるが、このパターン照合アルゴリズムは、照合
対象となるパターンによって照合処理のアルゴリズムを
変更する必要がないという特徴がある。

【００９０】これから、本発明の物体計測装置３０は、
物体の姿勢を検出した後で、その検出結果を使って、物
体に記録される型番の認識処理を行うというような従来
の姿勢検出装置では全く実現不可能な処理を行うことが
できる。

【００９１】例えば、図１４に示すように、上述の円形
マーク２ａ,2ｂに対応付けて、物体に型番などが記録さ
れている場合に、ハードディスク３４に対して、型番に
記録される可能性のある記号を別々に持つ複数の照合用
画像データを登録しておいて、入力画像データの持つ円
形マーク２ａ,2ｂを使って物体の姿勢を検出すると、入
力画像データをその検出値に従って回転することで正規
の姿勢に正規化してから、入力画像データとそれらの照
合用画像データとを順次照合することで、型番の認識処
理を行うことができるのである。

【００９２】次に、本発明の物体計測装置３０が実行す
る物体との間の距離検出処理について説明する。図１５
（ａ）に示すように、箱形状の物体が搬送ラインを搬送
されていくときに、特定の位置と物体との間の距離を、
この物体計測装置３０を使って検出することを想定す
る。

【００９３】この物体との間の距離検出を実現するため
に、本発明では、図１５（ｂ）に示すように、物体の側
面に、例えば、１つの円形マーク２ｃを付加する構成を
採る。

【００９４】テレビカメラ３ａは、この円形マーク２ｃ
の付加された物体の側面の画像データを読み取ることに
なる。このとき読み込まれる画像データ（入力画像デー
タ）は、図１６（ａ）に示すように、物体との間の距離
が規定の基準値である場合には、規定の直径値ｐの円を
持つことになる。

【００９５】このとき、本発明では、図１６（ｂ）に示
すように、直径値ｑの円を持つ画像データを基準画像デ
ータとして定義する。登録プログラム４１は、図７に示
した処理フローに従って、この基準画像データを生成す
る画像データをテレビカメラ３ａから読み取って、その
離散的フーリエ変換データを算出し、その離散的フーリ
エ変換データの振幅を例えば“１”に設定することで、
その離散的フーリエ変換データの位相成分のみを抽出し
て、それをハードディスク３４に登録する処理を実行す
る。

【００９６】なお、本発明者らが特願平８-107244 号で
開示したパターン照合アルゴリズムは、平行移動の位置
合わせを要求されることがないことから、入力画像デー
タの持つ円の位置と、基準画像データの持つ円の位置と
が一致する必要はない。

【００９７】図１７及び図１８に、検出プログラム４２
が物体との間の距離を検出するために実行する処理フロ
ーの一実施例を図示する。次に、これらの処理フローに
従って、本発明の物体計測装置３０が実行する物体との
間の距離検出処理について説明する。

【００９８】搬送ラインに配置されるセンサが、テレビ
カメラ３ａの前に円形マーク２ｃの付加された物体の静
止を検出することで物体との間の距離検出要求を発行す
ると、検出プログラム４２は、図１７及び図１８の処理
フローに従って、先ず最初に、ステップ１で、テレビカ
メラ３ａの読み取る画像データ（入力画像データ）をデ
ィジタル信号に変換してフレームメモリ３８に読み込
む。

【００９９】続いて、ステップ２で、フレームメモリ３
８から入力画像データを読み出す。続いて、ステップ３
で、ステップ２で読み出した入力画像データを処理対象
として指定して、フーリエ変換プログラム４０を起動す
ることで、その読み出した入力画像データの離散的フー
リエ変換データを算出する。

【０１００】続いて、ステップ４で、ステップ３で算出
した離散的フーリエ変換データの振幅を例えば“１”に
設定することで、その離散的フーリエ変換データの位相
成分のみを抽出する。

【０１０１】すなわち、入力画像データｇ（ｍ，ｎ）に
離散的フーリエ変換データを施すことで、「Ｂ（ｕ，
ｖ）×ｅｘｐ〔ｊφ（ｕ，ｖ）〕」で表されるその離散
的フーリエ変換データＧ（ｕ，ｖ）を求めて、その振幅
Ｂ（ｕ，ｖ）を強制的に例えば“１”に設定すること
で、その離散的フーリエ変換データＧ（ｕ，ｖ）の位相
成分ｅｘｐ〔ｊφ（ｕ，ｖ）〕を抽出するのである。

【０１０２】続いて、ステップ５で、ハードディスク３
４から、基準画像データの離散的フーリエ変換データの
持つ位相成分を読み出し、続くステップ６で、この読み
出した離散的フーリエ変換データの位相成分と、ステッ
プ４で算出した入力画像データの離散的フーリエ変換デ
ータの持つ位相成分との合成データを算出する。

【０１０３】すなわち、ハードディスク３４に格納され
ている離散的フーリエ変換データの位相成分ｅｘｐ〔ｊ
θ（ｕ，ｖ）〕と、ステップ４で算出した離散的フーリ
エ変換データの位相成分ｅｘｐ〔ｊφ（ｕ，ｖ）〕との
合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕を算出するのであ
る。

【０１０４】続いて、ステップ７で、ステップ６で算出
した合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕を処理対象とし
て指定して、フーリエ変換プログラム４０を起動するこ
とで、その合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の離散的
フーリエ変換データを算出する。このとき、合成データ
ｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の離散的フーリエ変換データを
算出するのではなくて、離散的逆フーリエ変換データを
算出する構成を採ることも可能である。

【０１０５】続いて、ステップ８（図１８）で、ステッ
プ７で算出した合成データｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の離
散的フーリエ変換データの振幅を算出する。すなわち、
「α（ｐ，ｑ）＋ｊβ（ｐ，ｑ）」で表されるその離散
的フーリエ変換データの振幅（α² ＋β² ）^1/2 を算出
するのである。このとき、振幅に代えて、実部αを用い
る構成を採ることも可能である。

【０１０６】続いて、ステップ９で、ステップ８で算出
した振幅（α² ＋β² ）^1/2 の中に含まれる規定の閾値
を超えるものを探し出すことで、パターン輪郭線を抽出
する。

【０１０７】本発明者が行った実験によると、図１６
（ａ）に示した直径値ｐの円を持つ入力画像データと、
図１６（ｂ）に示した直径値ｑの円を持つ基準画像デー
タとを照合対象として、ステップ１ないしステップ９の
処理を行って振幅（α² ＋β²）^1/2 を求め、その振幅
（α² ＋β² ）^1/2 の中に含まれる規定の閾値を超える
ものを抽出すると、図１９に示すように、直径値（ｐ−
ｑ）を持つ円のパターン輪郭線と、直径値（ｐ＋ｑ）を
持つ円のパターン輪郭線とが抽出できることが分かっ
た。

【０１０８】図２０に、この実験で得られた画像データ
（この図は、ＣＲＴのハードコピーである）の一例を図
示する。ここで、図中に示すが円を持つ基準画像デー
タ、がこの基準画像データの離散的フーリエ変換デー
タＦ（ｕ，ｖ）の振幅Ａ（ｕ，ｖ）、がこの基準画像
データの離散的フーリエ変換データの位相成分ｅｘｐ
〔ｊθ（ｕ，ｖ）〕、が円を持つ入力画像データ、
がこの入力画像データの離散的フーリエ変換データＧ
（ｕ，ｖ）の振幅Ｂ（ｕ，ｖ）、がこの入力画像デー
タの離散的フーリエ変換データの位相成分ｅｘｐ〔ｊφ
（ｕ，ｖ）〕、が合成データの位相成分ｅｘｐ〔ｊ
（θ−φ）〕、が位相成分ｅｘｐ〔ｊ（θ−φ）〕の
離散的フーリエ変換データ（α＋ｊβ）の振幅、がこ
の離散的フーリエ変換データ（α＋ｊβ）の位相成分で
ある。

【０１０９】このことから、ステップ９で抽出したパタ
ーン輪郭線の直径値の平均値を算出すると、入力画像デ
ータの持つ円の直径値が直ちに算出できることになる。
これから、ステップ９で、この２つの円のパターン輪郭
線を抽出すると、続いて、ステップ１０で、この２つの
円のパターン輪郭線の直径を求めてから、その平均値を
算出することで入力画像データの持つ円の直径値を求め
る。ここで、この２つの円のパターン輪郭線の直径は、
例えば、図２１に示すように、この抽出されたパターン
輪郭線を走査して最大値を求めることなどにより行う。

【０１１０】続いて、ステップ１１で、ステップ１０で
算出した入力画像データの持つ円の直径値と、その直径
値の基準値と、その基準の直径値を実現する物体との間
の距離値とから、物体との間の距離を算出して処理を終
了する。

【０１１１】この算出処理は、入力画像データの持つ円
の直径値の基準値をＷ₁ 、入力画像データの持つ円の直
径値をＷ₂ 、その基準の直径値を実現する距離値をＬ₁
とするならば、入力画像データの持つ円の直径値がＷ₂
であるときの物体との間の距離Ｌ₂ を、 Ｌ₂ ＝Ｌ₁ ×Ｗ₁ ／Ｗ₂ に従って算出することで行う。

【０１１２】この算出式は、図２２に示すように、テレ
ビカメラ３ａの撮像位置と、テレビカメラ３ａのレンズ
と、円形マーク２ａとの間に成立するレンズの関係式に
より求まるものであって、物体が基準の距離値Ｌ₁ から
近づくに従って、入力画像データの持つ円の直径値Ｗ₂
が大きくなることを利用して、物体との間の距離Ｌ₂を
求めるものである。

【０１１３】このようにして、本発明の物体計測装置３
０は、本発明者らが特願平８-107244 号で開示したパタ
ーン照合アルゴリズムに従って、テレビカメラ３ａの読
み取る物体に付される円形マーク２ｃの大きさを直接を
検出することで、物体との間の距離を検出するのであ
る。

【０１１４】実施例では、物体に対して、円形マークを
付加する構成を採ったが、円形マークを付加するのでは
なくて、三角形などのような回転により形を変える図形
のマークを付加する構成を採ることも可能である。この
ときには、入力画像データの持つマークの姿勢が、基準
画像データの持つマークの姿勢と合わなくなることで、
高い相関を示さないことが起こるので、基準画像データ
に、その図形の回転図形をいくつも展開しておく構成を
採ることになる。

【０１１５】円形マーク以外のマークを付加する場合に
は、入力画像データの持つそのマークの辺の長さと、そ
の辺の長さの基準値と、その基準値を実現する物体との
間の距離値を使って、物体との間の距離を算出すること
になる。例えば、三角形のマークを付加するときには、
図２３に示すように、三角形の頂点位置で相関が大きく
なることで振幅が大きくなることから、その大きな振幅
を持つ同士の長さを算出することで、入力画像データの
持つそのマークの辺の長さを求めて、その辺の長さの基
準値と、その基準値を実現する物体との間の距離値を使
って、物体との間の距離を算出するのである。

【０１１６】また、実施例では、入力画像データの離散
的フーリエ変換データと基準画像データの離散的フーリ
エ変換データとの合成データの位相成分のみを抽出し
て、その位相成分の離散的フーリエ変換データの持つ振
幅に従ってパターン輪郭線を抽出する構成を採ったが、
多少精度は落ちるものの、振幅抑制処理を行わずに、そ
の合成データの離散的フーリエ変換データの持つ振幅に
従ってパターン輪郭線を抽出するという構成を採ること
も可能である。

【０１１７】本発明の物体計測装置３０は、本発明者ら
が特願平８-107244 号で開示したパターン照合アルゴリ
ズムに従って、テレビカメラ３ａの読み取る物体に付さ
れる円形マーク２ｃの大きさを直接を検出することで、
物体との間の距離を検出するものであるが、このパター
ン照合アルゴリズムは、照合対象となるパターンによっ
て照合処理のアルゴリズムを変更する必要がないという
特徴がある。

【０１１８】これから、本発明の物体計測装置３０は、
物体との間の距離値を検出した後で、その検出結果を使
って、物体に記録される型番の認識処理を行うというよ
うな従来の姿勢検出装置では全く実現不可能な処理を行
うことができる。

【０１１９】例えば、物体に型番などが記録されている
場合に、ハードディスク３４に対して、型番に記録され
る可能性のある記号を別々に持つ複数の照合用画像デー
タを登録しておいて、入力画像データの持つ円形マーク
２ｃを使って物体との間の距離を検出すると、入力画像
データをその検出値に従って拡大縮小することで型番の
大きさを正規化させてから、入力画像データとそれらの
照合用画像データとを順次照合することで、型番の認識
処理を行うことが実行できるのである。

【０１２０】図示実施例に従って本発明を説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施
例では、ハードディスク３４の登録データについても自
装置で生成する構成を採ったが、別の場所で作成される
ものをフロッピィディスクなどを使って入手して、それ
をハードディスク３４にダウンロードしていく構成を採
ってもよい。

【０１２１】また、実施例では、離散的フーリエ変換デ
ータの振幅を例えば“１”に設定するという振幅抑制処
理を用いる構成を採ったが、平方根演算やＬＯＧ演算な
どにより振幅抑制を行って、そのようにして得られる合
成データに対して離散的フーリエ変換や離散的逆フーリ
エ変換データを施していくという方法を採ってもよい。

【０１２２】このときには、その合成データに振幅成分
が残ることになるが、振幅抑制されていることにより、
位相成分のみを処理する場合とほとんど同程度の検出処
理を実行できることになる。

【０１２３】また、実施例では、離散的フーリエ変換デ
ータに対して振幅抑制処理を施してから合成データを求
めるという方法を採ったが、合成データを求めてから振
幅抑制処理を施してもよいのである。

【０１２４】また、実施例では、マークとして２次元の
ものを用いたが、１次元のマークに対してもそのまま適
用できるとともに、３次元以上のマークを定義する場合
にも、そのまま適用できることは言うまでもない。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の姿勢検出
装置は、本発明者らが特願平８-107244 号で開示したパ
ターン照合装置が、照合対象となるパターンによって照
合処理のアルゴリズムを変更する必要がなく、しかも、
平行移動の位置合わせを要求されることなく、２つのパ
ターンをそのまま照合することで、２つのパターンに共
通に含まれるパターン要素の位置を検出できるという特
徴があるという点に着目して、入力される複数のマーク
の付された物体の画像データと、そのマークと同一形状
を示す照合用マークを持つ基準画像データとを照合対象
として、このパターン照合装置を使って、物体に付され
る複数のマークの位置を検出することで、物体の姿勢を
検出する構成を採ることから、汎用性のある画像処理に
従って、物体の姿勢を検出できるようになる。

【０１２６】なお、この汎用性のある画像処理を用いる
ことから、本発明の姿勢検出装置は、その他の検出機能
を併せ持つことが可能であるが、そのような別の検出機
能と組み合わせることを条件とするものでないことは言
うまでもない。

【０１２７】そして、本発明の距離検出装置は、本発明
者らが特願平８-107244 号で開示したパターン照合装置
が、照合対象となるパターンによって照合処理のアルゴ
リズムを変更する必要がなく、しかも、同一形状で同一
姿勢を持つ２つのパターンを照合すると、そのパターン
の大きさに応じたパターン輪郭線を抽出できるという特
徴があるという点に着目して、入力されるマークの付さ
れた物体の画像データと、そのマークと同一形状を示す
照合用マークを持つ基準画像データとを照合対象とし
て、このパターン照合装置を使って、パターン輪郭線を
抽出することで入力画像データの持つマークの大きさを
検出して、その検出値と、その検出値の基準値と、その
基準値を実現する物体との間の距離とから、物体との間
の距離を算出する構成を採ることから、汎用性のある画
像処理に従って、物体との間の距離を検出できるように
なる。

【０１２８】なお、この汎用性のある画像処理を用いる
ことから、本発明の距離検出装置は、その他の検出機能
を併せ持つことが可能であるが、そのような別の検出機
能と組み合わせることを条件とするものでないことは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の原理構成図である。

【図３】本発明の装置構成の一実施例である。

【図４】本発明のプログラム構成の一実施例である。

【図５】検出対象となる物体の説明図である。

【図６】基準画像データの説明図である。

【図７】登録プログラムの実行する処理フローの一実施
例である。

【図８】検出プログラムの実行する処理フローの一実施
例である。

【図９】検出プログラムの実行する処理フローの一実施
例である。

【図１０】検出プログラムの実行処理の説明図である。

【図１１】基準画像データ／入力画像データの説明図で
ある。

【図１２】相関ピークの説明図である。

【図１３】相関ピークの説明図である。

【図１４】物体に記録される型番の説明図である。

【図１５】検出対象となる物体の説明図である。

【図１６】基準画像データの説明図である。

【図１７】検出プログラムの実行する処理フローの一実
施例である。

【図１８】検出プログラムの実行する処理フローの一実
施例である。

【図１９】照合処理により得られるパターン輪郭線の説
明図である。

【図２０】本発明者が行った実験で得られた中間調画像
の説明図である。

【図２１】パターン輪郭線の直径値の検出処理の説明図
である。

【図２２】物体との間の距離値の算出処理の説明図であ
る。

【図２３】三角形マークを用いるときの処理説明図であ
る。

【図２４】本発明者らが開示した発明の説明図である。

【図２５】本発明者らが開示した発明で導出される中間
調画像の説明図である。

【符号の説明】

１ 物体 ２ マーク ３ 画像入力機器 １０ 姿勢検出装置 １１ 入力手段 １２ 管理手段 １３ 検出手段 １４ 特定手段 １３０ フーリエ変換手段 １３１ 合成データ抽出手段 １３２ マーク位置検出手段 ２０ 距離検出装置 ２１ 入力手段 ２２ 管理手段 ２３ 抽出手段 ２４ 検出手段 ２５ 算出手段 ２３０ フーリエ変換手段 ２３１ 合成データ抽出手段 ２３２ 輪郭線抽出手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のマークの付された物体の姿勢を検
   出する姿勢検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す１つ又は複数の照合用マー
   クを持つとともに、該照合用マークが回転特性を示す場
   合にはその回転図形を持つ基準画像データを管理する管
   理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データと、上記管理手段の管理する基準画
   像データの離散的フーリエ変換データとを算出し、振幅
   抑制処理を使って、この２つの離散的フーリエ変換デー
   タの合成データの位相成分のみを求めるか、該合成デー
   タの振幅抑制されたものを求めて、その求めたデータの
   離散的フーリエ変換データあるいは離散的逆フーリエ変
   換データの示す相関度に基づいて、上記物体の持つマー
   クの位置を検出する検出手段と、上記検出手段の検出す
   るマーク位置から、上記物体の姿勢を特定する特定手段
   とを備えることを、 特徴とする姿勢検出装置。
2. 【請求項２】 複数のマークの付された物体の姿勢を検
   出する姿勢検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す１つ又は複数の照合用マー
   クを持つとともに、該照合用マークが回転特性を示す場
   合にはその回転図形を持つ基準画像データの離散的フー
   リエ変換データ、あるいは、該離散的フーリエ変換デー
   タの位相成分のみ、あるいは、該離散的フーリエ変換デ
   ータの振幅抑制されたものを管理する管理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データを算出し、該離散的フーリエ変換デ
   ータと上記管理手段の管理データとを処理対象として、
   振幅抑制処理を使って、該離散的フーリエ変換データと
   上記基準画像データの離散的フーリエ変換データとの合
   成データの位相成分のみを求めるか、該合成データの振
   幅抑制されたものを求めて、その求めたデータの離散的
   フーリエ変換データあるいは離散的逆フーリエ変換デー
   タの示す相関度に基づいて、上記物体の持つマークの位
   置を検出する検出手段と、 上記検出手段の検出するマーク位置から、上記物体の姿
   勢を特定する特定手段とを備えることを、 特徴とする姿勢検出装置。
3. 【請求項３】 複数のマークの付された物体の姿勢を検
   出する姿勢検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す１つ又は複数の照合用マー
   クを持つとともに、該照合用マークが回転特性を示す場
   合にはその回転図形を持つ基準画像データを管理する管
   理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データと、上記管理手段の管理する基準画
   像データの離散的フーリエ変換データとを算出し、この
   ２つの離散的フーリエ変換データの合成データを求め
   て、該合成データの離散的フーリエ変換データあるいは
   離散的逆フーリエ変換データの示す相関度に基づいて、
   上記物体の持つマークの位置を検出する検出手段と、 上記検出手段の検出するマーク位置から、上記物体の姿
   勢を特定する特定手段とを備えることを、 特徴とする姿勢検出装置。
4. 【請求項４】 複数のマークの付された物体の姿勢を検
   出する姿勢検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す１つ又は複数の照合用マー
   クを持つとともに、該照合用マークが回転特性を示す場
   合にはその回転図形を持つ基準画像データの離散的フー
   リエ変換データを管理する管理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データを算出し、該離散的フーリエ変換デ
   ータと上記管理手段の管理する離散的フーリエ変換デー
   タとの合成データを求めて、該合成データの離散的フー
   リエ変換データあるいは離散的逆フーリエ変換データの
   示す相関度に基づいて、上記物体の持つマークの位置を
   検出する検出手段と、 上記検出手段の検出するマーク位置から、上記物体の姿
   勢を特定する特定手段とを備えることを、 特徴とする姿勢検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載の姿勢検出
   装置において、 基準画像データの持つ照合用マークが、物体に付される
   マークに合わせて、大きさの異なる２つの円形マークで
   あるように構成されることを、 特徴とする姿勢検出装置。
6. 【請求項６】 マークの付された物体との間の距離を検
   出する距離検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す照合用マークを持つととも
   に、該照合用マークが回転特性を示す場合にはその回転
   図形を持つ基準画像データを管理する管理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データと、上記管理手段の管理する基準画
   像データの離散的フーリエ変換データとを算出し、振幅
   抑制処理を使って、この２つの離散的フーリエ変換デー
   タの合成データの位相成分のみを求めるか、該合成デー
   タの振幅抑制されたものを求めて、その求めたデータの
   離散的フーリエ変換データあるいは離散的逆フーリエ変
   換データの持つ実部又は振幅の示すパターン輪郭線を抽
   出する抽出手段と、 上記抽出手段の抽出するパターン輪郭線から、画像入力
   機器の入力する上記マークの大きさを検出する検出手段
   と、 上記検出手段の検出する大きさと、その大きさの基準値
   と、該基準値を実現する上記物体との間の距離とから、
   上記物体との間の距離を算出する算出手段とを備えるこ
   とを、 特徴とする距離検出装置。
7. 【請求項７】 マークの付された物体との間の距離を検
   出する距離検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す照合用マークを持つととも
   に、該照合用マークが回転特性を示す場合にはその回転
   図形を持つ基準画像データの離散的フーリエ変換デー
   タ、あるいは、該離散的フーリエ変換データの位相成分
   のみ、あるいは、該離散的フーリエ変換データの振幅抑
   制されたものを管理する管理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データを算出し、該離散的フーリエ変換デ
   ータと上記管理手段の管理データとを処理対象として、
   振幅抑制処理を使って、該離散的フーリエ変換データと
   上記基準画像データの離散的フーリエ変換データとの合
   成データの位相成分のみを求めるか、該合成データの振
   幅抑制されたものを求めて、その求めたデータの離散的
   フーリエ変換データあるいは離散的逆フーリエ変換デー
   タの持つ実部又は振幅の示すパターン輪郭線を抽出する
   抽出手段と、 上記抽出手段の抽出するパターン輪郭線から、画像入力
   機器の入力する上記マークの大きさを検出する検出手段
   と、 上記検出手段の検出する大きさと、その大きさの基準値
   と、該基準値を実現する上記物体との間の距離とから、
   上記物体との間の距離を算出する算出手段とを備えるこ
   とを、 特徴とする距離検出装置。
8. 【請求項８】 マークの付された物体との間の距離を検
   出する距離検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す照合用マークを持つととも
   に、該照合用マークが回転特性を示す場合にはその回転
   図形を持つ基準画像データを管理する管理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データと、上記管理手段の管理する基準画
   像データの離散的フーリエ変換データとを算出し、この
   ２つの離散的フーリエ変換データの合成データを求め
   て、該合成データの離散的フーリエ変換データあるいは
   離散的逆フーリエ変換データの持つ実部又は振幅の示す
   パターン輪郭線を抽出する抽出手段と、 上記抽出手段の抽出するパターン輪郭線から、画像入力
   機器の入力する上記マークの大きさを検出する検出手段
   と、 上記検出手段の検出する大きさと、その大きさの基準値
   と、該基準値を実現する上記物体との間の距離とから、
   上記物体との間の距離を算出する算出手段とを備えるこ
   とを、 特徴とする距離検出装置。
9. 【請求項９】 マークの付された物体との間の距離を検
   出する距離検出装置であって、 上記マークと同一形状を示す照合用マークを持つととも
   に、該照合用マークが回転特性を示す場合にはその回転
   図形を持つ基準画像データの離散的フーリエ変換データ
   を管理する管理手段と、 画像入力機器の入力する上記物体の画像データの離散的
   フーリエ変換データを算出し、該離散的フーリエ変換デ
   ータと上記管理手段の管理する離散的フーリエ変換デー
   タとの合成データを求めて、該合成データの離散的フー
   リエ変換データあるいは離散的逆フーリエ変換データの
   持つ実部又は振幅の示すパターン輪郭線を抽出する抽出
   手段と、 上記抽出手段の抽出するパターン輪郭線から、画像入力
   機器の入力する上記マークの大きさを検出する検出手段
   と、 上記検出手段の検出する大きさと、その大きさの基準値
   と、該基準値を実現する上記物体との間の距離とから、
   上記物体との間の距離を算出する算出手段とを備えるこ
   とを、 特徴とする距離検出装置。
10. 【請求項１０】 請求項６、７、８又は９記載の距離検
    出装置において、 基準画像データの持つ照合用マークが、物体に付される
    マークに合わせて、円形マークであるように構成される
    ことを、 特徴とする距離検出装置。