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JPH1055447A - Object recognizing method and device using the same - Google Patents

Object recognizing method and device using the same

Info

Publication number
JPH1055447A
JPH1055447A JP9128710A JP12871097A JPH1055447A JP H1055447 A JPH1055447 A JP H1055447A JP 9128710 A JP9128710 A JP 9128710A JP 12871097 A JP12871097 A JP 12871097A JP H1055447 A JPH1055447 A JP H1055447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
curvature
feature
point
contour
recognition method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9128710A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyasu Kunii
利泰 國井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MONORISU KK
Original Assignee
MONORISU KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MONORISU KK filed Critical MONORISU KK
Priority to JP9128710A priority Critical patent/JPH1055447A/en
Publication of JPH1055447A publication Critical patent/JPH1055447A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and precisely recognize an object. SOLUTION: PC(personal computer) 4 inputs the video of the object from a camera. An extraction part 20 extracts the outline of the photographed object. A calculation part 2 calculates the curvature of the extracted outline. An identification part 24 identifies the object based on the feature of the calculated curvature. The identification part 24 refers to a storage part 26 holding the feature of the curvature on the outline of various objects and classifies the objects.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はオブジェクトを認識
する方法およびその方法を用いた装置に関する。
[0001] The present invention relates to a method for recognizing an object and an apparatus using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】広く、パターン認識(pattern recognit
ion)とは処理対象データの意味を定める技術をいう。
データは一次元の音声信号、二次元の画像データ、三次
元の立体データなど、いろいろな形をとる。そうした中
で、画像のパターン認識は人間の視覚系による外界の認
識をコンピュータに代行させるものであり、活発な研究
が行われている。
2. Description of the Related Art Pattern recognition (pattern recognit)
ion) is a technique for determining the meaning of data to be processed.
The data takes various forms, such as one-dimensional audio signals, two-dimensional image data, and three-dimensional three-dimensional data. In such a situation, image pattern recognition substitutes a computer for recognition of the outside world by a human visual system, and active research is being conducted.

【0003】画像のパターン認識は産業のいろいろな場
面で実用化されている。代表的な手法として、従来より
統計的パターン認識法(statistical pattern recognit
ion)が用いられてきた。この手法は決定論的方法を利
用し、未知のパターンを多数のクラスのうちのひとつま
たは複数に割り当てる。このためにまず、入力データか
ら「特徴ベクトル」と呼ばれるN次元ベクトルが抽出さ
れ、それと予め準備された「モデル」である標準パター
ンの特徴ベクトルとのマッチングが計算される。マッチ
ングの前処理として、一般にパターンの正規化(patter
n normalization)、つまり画像の拡大、縮小、平行移
動、回転、画像の濃度などの調節が行われる。
[0003] Image pattern recognition has been put to practical use in various industrial settings. As a typical method, a statistical pattern recognition method (statistical pattern recognit
ion) has been used. This approach uses deterministic methods to assign unknown patterns to one or more of a number of classes. For this purpose, first, an N-dimensional vector called a “feature vector” is extracted from the input data, and a matching between the N-dimensional vector and a feature vector of a standard pattern which is a “model” prepared in advance is calculated. As a preprocessing for matching, pattern normalization (pattern
n normalization), that is, adjustment of image enlargement, reduction, translation, rotation, image density, and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】統計的パターン認識法
の課題は、正規化の良否にパターンの認識精度が依存す
ることである。しかし、正規化の際に配慮すべき項目は
概して多く、最適な調整は難しい。例えば、工場の生産
ラインを流れていく部品などのオブジェクトを同定する
場合、部品が置かれる位置は一定しないだろうから、部
品を映した画像を適度に平行移動させたり回転させる必
要が生じる。しかし、部品の種類が不明である以上、最
適な移動量、回転量を決定することはもともと不可能な
問題である。いま同定中の部品を30度回転させれば部
品Aに似ているが、90度回転すれば部品Bにより似て
いるという状況は想像にかたくない。また、同じ形状の
部品であっても、異なる色に塗られていれば、正規化の
難度は高まる。かりに部品の色が同じでも、照明の状況
や窓から入り込む光の量を考慮した正規化が求められる
場合がある。部品の種類が追加されれば、また新たな正
規化が必要になる。
The problem with the statistical pattern recognition method is that the accuracy of pattern recognition depends on the quality of normalization. However, there are generally many items to be considered in normalization, and it is difficult to make optimal adjustments. For example, when identifying an object such as a part flowing on a production line of a factory, the position where the part is placed will not be constant, and it is necessary to appropriately translate or rotate the image showing the part. However, since the type of component is unknown, it is inherently impossible to determine the optimal amount of movement and rotation. It is hard to imagine a situation in which the part being identified is similar to part A if it is rotated 30 degrees, but more similar to part B if it is rotated 90 degrees. Further, even if parts having the same shape are painted in different colors, the difficulty of normalization increases. Even if the colors of the components are the same, normalization may be required in consideration of the lighting conditions and the amount of light entering from the windows. Additional normalization is required if the type of component is added.

【0005】最近では特に、フレクシブル・マニュファ
クチャリングが工場に求められており、一本のラインに
いろいろな部品(しかも時間帯によっても異なる部品)
が流れる状況が見られる。こうした中にあって、部品な
どオブジェクトの正確かつリアルタイムの同定は生産効
率の改善に必須である。
[0005] In recent years, in particular, there has been a demand for flexible manufacturing in factories, and various parts (and parts that vary depending on time zones) are arranged in one line.
You can see the flow Under these circumstances, accurate and real-time identification of objects such as parts is indispensable for improving production efficiency.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明はこうした点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、正規化をなくす
か、またはその労力を極力減らすことの可能なオブジェ
クト認識技術の提供にある。別の目的は、比較的少ない
計算負荷でオブジェクトを正しく認識することの容易な
技術の提供にある。さらに別の目的は、比較的安価な構
成でオブジェクトを認識できる技術の提供にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an object recognition technique capable of eliminating normalization or reducing the effort as much as possible. . Another object is to provide a technique that can easily recognize an object correctly with a relatively small calculation load. Still another object is to provide a technique capable of recognizing an object with a relatively inexpensive configuration.

【0007】本発明は以下の経験則を利用している。す
なわち、人はオブジェクトのシルエットからそのオブジ
ェクトを言い当てることができる。これはオブジェクト
の形の特徴が輪郭線に現れることによる。しかも、輪郭
線を特徴づける大きな要素は、その曲がり具合、すなわ
ち曲率である。オブジェクト認識が人間の視覚系の働き
を模範とする以上、人間がオブジェクトの特徴を把握す
る方法はコンピュータでも有効と考えられる。
[0007] The present invention utilizes the following rules of thumb. That is, a person can tell the object from the silhouette of the object. This is because the features of the shape of the object appear on the outline. Moreover, a major factor that characterizes the contour is the degree of curvature, that is, curvature. Since object recognition is modeled on the function of the human visual system, a method by which a person grasps the characteristics of an object is considered to be effective even on a computer.

【0008】このため本発明のオブジェクト認識方法
は、オブジェクトの輪郭線を抽出するステップと、抽出
された輪郭線の曲率を算出するステップと、算出された
曲率の特徴をもとにオブジェクトを同定するステップと
を含む。保護範囲の確定に当たっては「曲率」は広く解
釈されるべきであり、曲率半径など輪郭線の曲がり具合
の表示すべてを含むとされるべきである。
Therefore, in the object recognition method of the present invention, a step of extracting an outline of an object, a step of calculating a curvature of the extracted outline, and an object are identified based on characteristics of the calculated curvature. Steps. In determining the protection range, “curvature” should be interpreted widely, and should include all indications of the degree of curvature of the outline, such as the radius of curvature.

【0009】本発明によれば、輪郭線のみを抽出すれば
よいため、正規化は不要であるか、または極めて少ない
工数で済む。正規化の精度も問題になりにくい。このた
め、安定的なオブジェクト認識が実現する。輪郭線だけ
に注目すればよいため、新たなオブジェクトにも比較的
容易に対応できる。オブジェクトの輪郭線は閉じている
ため、輪郭線上の任意の点を開始点として必ず曲率を表
現することができる。一周回ればもとの点に戻るためで
あり、曲率に着目する本発明は座標のとりかたに依存し
ない点でも有利である。輪郭線のみを問題にするため、
計算負荷も比較的軽い。
According to the present invention, since only the contour lines need to be extracted, normalization is not required or the number of steps is extremely small. The accuracy of the normalization is not likely to be a problem. For this reason, stable object recognition is realized. Since it is only necessary to pay attention to the outline, a new object can be dealt with relatively easily. Since the outline of the object is closed, the curvature can always be expressed with an arbitrary point on the outline as a start point. This is to return to the original point after making one round, and the present invention which focuses on the curvature is advantageous in that it does not depend on the coordinate system. Since we are only concerned with contours,
The computational load is relatively light.

【0010】本発明のある態様では、曲率の特徴点の数
をもとにオブジェクトが同定される。特徴点の数も当然
座標のとりかたに無関係であり、画像の拡大、縮小、平
行移動、回転などの正規化は不要である。曲率の特徴点
の配列をもとにオブジェクトが同定される場合も同様で
ある。
In one aspect of the present invention, an object is identified based on the number of characteristic points of curvature. The number of feature points is naturally irrelevant to the coordinate system, and normalization such as enlargement, reduction, parallel movement, and rotation of the image is unnecessary. The same applies to the case where an object is identified based on the arrangement of characteristic points of curvature.

【0011】本発明の別の態様は、オブジェクトの輪郭
線を抽出するステップと、抽出された輪郭線の曲率を算
出するステップと、算出された曲率の特徴をそのオブジ
ェクトと関連づけて記憶するステップを含む。曲率の特
徴がいろいろなオブジェクトについて記憶されることに
より、曲率に基づくオブジェクトのデータベース構築が
実現する。
Another aspect of the present invention includes a step of extracting an outline of an object, a step of calculating a curvature of the extracted outline, and a step of storing the calculated characteristic of the curvature in association with the object. Including. By storing the characteristics of the curvature for various objects, the database construction of the object based on the curvature is realized.

【0012】本発明のさらに別の態様はオブジェクト認
識装置に関する。この装置は、オブジェクトの画像を入
力する入力部と、入力されたオブジェクトの輪郭線を抽
出する抽出部と、抽出された輪郭線の曲率を算出する曲
率計算部と、算出された曲率の特徴をもとにオブジェク
トを同定する同定部とを含む。入力部をカメラで構成す
る場合、カメラは一台でよい。入力部はOCRやドロー
イングツールでもよい。いずれの場合も装置のコストは
比較的小さくてすむ。
Still another preferred embodiment according to the present invention relates to an object recognizing device. The apparatus includes an input unit for inputting an image of an object, an extraction unit for extracting a contour of the input object, a curvature calculation unit for calculating a curvature of the extracted contour, and a feature of the calculated curvature. And an identification unit for identifying an object based on the identification information. When the input unit is constituted by a camera, one camera may be used. The input unit may be an OCR or a drawing tool. In either case, the cost of the device is relatively small.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】コンピュータ動画においてオブジ
ェクトが画面中を移動する時、人はオブジェクトの姿勢
や動く方向によらず、そのオブジェクトを認識すること
ができる。人間がこうした認識を行うとき、オブジェク
トの姿勢や方向とは独立なオブジェクトの形の特徴が
「不変量」として把握されている。この不変量として、
臨界点、つまり凸部分の頂点(ピーク)や凹部分の谷底
点(ピット)がある。これらの点はオブジェクトの輪郭
線の曲率グラフから得られる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS When an object moves on a screen in a computer moving image, a person can recognize the object regardless of the posture or the moving direction of the object. When a human performs such recognition, a feature of the shape of the object independent of the posture and direction of the object is grasped as an “invariant”. As this invariant,
There are critical points, that is, vertices (peaks) of convex portions and valley bottom points (pits) of concave portions. These points are obtained from a curvature graph of the contour of the object.

【0014】図1は実施の形態に係るオブジェクト認識
装置の構成図である。同図のごとくこの装置は、オブジ
ェクトを撮影するカメラ2と、カメラ2の映像を取り込
んでオブジェクトを認識するPC(パーソナルコンピュ
ータ)4を含む。この装置は工場のコンベア6に流れる
部品8を同定するもので、カメラ2はコンベア6に対向
するよう取り付けられている。PC4で部品8が同定さ
れると、PC4は任意の製造機械10に対して製造に必
要な指示12を与える。
FIG. 1 is a configuration diagram of an object recognition device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the apparatus includes a camera 2 for photographing an object, and a PC (personal computer) 4 for capturing an image of the camera 2 and recognizing the object. This apparatus identifies a part 8 flowing on a conveyor 6 in a factory, and a camera 2 is mounted so as to face the conveyor 6. When the part 8 is identified by the PC 4, the PC 4 gives an instruction 12 required for manufacturing to any manufacturing machine 10.

【0015】図2はPC4の内部構成図、図3はPC4
による処理手順を示すフローチャートである。図2のご
とく、PC4には撮影されたオブジェクトの輪郭線を抽
出する抽出部20、抽出された輪郭線の曲率を算出する
計算部22、算出された曲率の特徴をもとにオブジェク
トを同定する同定部24がソフトウエアモジュールとし
てインプリメントされている。同定部24はいろいろな
オブジェクトの輪郭線上の曲率の特徴を保持する記憶部
26を参照する。
FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the PC 4, and FIG.
Is a flowchart showing a processing procedure according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the PC 4 includes an extracting unit 20 for extracting the contour of the photographed object, a calculating unit 22 for calculating the curvature of the extracted contour, and identifying the object based on the characteristic of the calculated curvature. The identification unit 24 is implemented as a software module. The identification unit 24 refers to a storage unit 26 that stores the features of the curvatures on the contours of various objects.

【0016】抽出部20は、ロバート(Robert)フィル
タ、ラプラシアン(Laplacian)フィルタ、ラプラシア
ン−ガウシアン(Laplacian-Gaussian)フィルタ等の既
知の微分フィルタによって構成され、オブジェクトの輪
郭線を抽出する(図3のS1)。
The extracting section 20 is constituted by a known differential filter such as a Robert filter, a Laplacian filter, a Laplacian-Gaussian filter, and extracts the contour of the object (see FIG. 3). S1).

【0017】計算部22は輪郭線上の画素の位置をもと
に、輪郭線上の各点における曲率を計算する(図3のS
2)。曲率は、その点において輪郭線にもっともよく接
する円の半径の逆数であるが、いま輪郭線は離散的な画
素の集合として表現されているため、曲率に関して複数
の計算方法が考えられる。
The calculation unit 22 calculates the curvature at each point on the contour based on the position of the pixel on the contour (S in FIG. 3).
2). The curvature is the reciprocal of the radius of the circle that is most tangent to the contour at that point, but since the contour is now represented as a set of discrete pixels, a plurality of calculation methods can be considered for the curvature.

【0018】1.離散的な画素情報の利用 図4は離散的な画素から直接曲率を求める方法を示す図
である。ある画素P0における曲率κを、 L1:画素P0とそのn画素前の画素P1で決まる直線 L2:画素P0とそのn画素先の画素P2で決まる直線 のなす角θときめる。
1. Use of Discrete Pixel Information FIG. 4 is a diagram showing a method of directly obtaining a curvature from discrete pixels. The curvature κ of a certain pixel P0 is determined by L1: an angle θ formed by a straight line determined by the pixel P0 and a pixel P1 n pixels before the pixel L2: a straight line determined by the pixel P0 and a pixel P2 n pixels ahead thereof.

【0019】なお曲率とともに、後のグラフ表示のため
に、曲率計算の開始点から各画素までの距離sも定義し
ておく。まず開始点でs=0とし、開始点からの距離が
最小になる画素を探してその距離をs=1とする。つぎ
に、s=1の画素からの距離が最小になる画素を探して
その距離をs=2とし、つぎつぎとsを決めていく。そ
の結果、(s,κ)のグラフを描くことができる。もち
ろん、距離sの決め方は他にもいろいろある。
In addition to the curvature, a distance s from the start point of the curvature calculation to each pixel is also defined for later graph display. First, s is set to 0 at the start point, a pixel whose distance from the start point is minimized is searched for, and the distance is set to s = 1. Next, a pixel having the minimum distance from the pixel of s = 1 is searched for, the distance is set to s = 2, and s is determined one after another. As a result, a graph of (s, κ) can be drawn. Of course, there are many other ways to determine the distance s.

【0020】2.近似曲線の利用 離散的な画素の位置を近似するスプライン曲線などの自
由曲線をいったん導出する。存在論的な見地からすれ
ば、1.よりも2.のほうが好ましい。実際には、計算
負荷を減らしたいときには1.の方法を採用し、より正
しい結果を得たいときは2.を採用すればよい。得られ
た近似曲線は変数tによってつぎのように媒介変数表示
できる。
2. Use of approximation curve A free curve such as a spline curve approximating discrete pixel positions is derived once. From an ontological point of view: Than 2. Is preferred. Actually, if you want to reduce the computational load: If you want to obtain more accurate results by adopting the method of 2. Should be adopted. The obtained approximate curve can be represented as a parameter by the variable t as follows.

【0021】{(f(t),g(t))|0≦t≦T} f,g:[0,T]で定義されるC2級写像、(f(0),
g(0))は開始点である。点(f(t),g(t))での曲率
κ(t)は式1で求められる。
[0021] {(f (t), g (t)) | 0 ≦ t ≦ T} f, g: C 2 class mapping that is defined in [0, T], (f (0),
g (0)) is the starting point. The curvature κ (t) at the point (f (t), g (t)) is obtained by Expression 1.

【0022】[0022]

【数1】 (式1) なお、(f(0),g(0))から(f(t),g(t))までの曲
線の長さは、
(Equation 1) (Equation 1) Note that the length of the curve from (f (0), g (0)) to (f (t), g (t)) is

【数2】 (式2) と表せる。この場合も(s,κ)のグラフを描くことが
できる。
(Equation 2) (Equation 2) Also in this case, a graph of (s, κ) can be drawn.

【0023】図5はある簡単なオブジェクトXの輪郭線
を示す図、図6はその輪郭線に対して計算部22で求め
られた(s,κ)をプロットしたグラフである。図5に
おいて点Aが開始点で、そこから時計方向に点B、C、
D、E、F、Gを辿り、点Aに戻る経路で曲率が計算さ
れる。図6の横軸は輪郭線上の距離s、縦軸は各点の曲
率である。図6には所定のしきい値thの位置も示され
ている。
FIG. 5 is a diagram showing a contour of a simple object X, and FIG. 6 is a graph plotting (s, κ) obtained by the calculation unit 22 with respect to the contour. In FIG. 5, point A is a starting point, and points B, C,
The curvature is calculated along a path that follows D, E, F, and G and returns to point A. The horizontal axis in FIG. 6 is the distance s on the contour line, and the vertical axis is the curvature of each point. FIG. 6 also shows the position of the predetermined threshold value th.

【0024】同定部24は、図5のグラフを利用してオ
ブジェクトを同定する(図3のS3)。同定部24は、
オブジェクトXの曲率の特徴をキーとして、記憶部26
に予め記録されていた複数のオブジェクトの中から、そ
の曲率の特徴がオブジェクトXの曲率の特徴に近いもの
を検索する。曲率の特徴を具体化するために、特徴点と
いう概念を導入する。実施の形態では、曲率が極値をと
る点、より具体的にはしきい値thを用いた選定も加味
して、 i)曲率κ>thとなる正の極大点 ii)曲率κ<−thとなる負の極小点 の二種類の点、および、 iii)曲率κ=0となる点 の合計三種類の点を特徴点と定義する。条件i)を満た
す点(ピーク)にコード「α」、条件ii)を満たす点
(ピット)にコード「β」、条件iii)を満たす点にコ
ード「γ」を割り当てる。したがって、図6の場合、点
B、C、Gが「α」、点Eが「β」、点D、Fが「γ」
となり、輪郭線が特徴点の配列、 ααγβγα と表現される。ここまで準備すれば、後はつぎのような
キーを定めることで検索が可能になる。
The identification unit 24 identifies an object using the graph shown in FIG. 5 (S3 in FIG. 3). The identification unit 24
The storage unit 26 stores the characteristic of the curvature of the object X as a key.
The object whose curvature characteristic is close to the curvature characteristic of the object X is searched from a plurality of objects recorded in advance in the object X. In order to materialize the characteristic of curvature, the concept of a feature point is introduced. In the embodiment, taking into consideration the point where the curvature takes an extreme value, more specifically, the selection using the threshold value th, i) the positive maximum point where the curvature κ> th ii) the curvature κ <−th Two types of points are defined as characteristic points, namely, two types of negative minimum points, and iii) a point at which the curvature κ = 0. A code “α” is assigned to a point (peak) satisfying the condition i), a code “β” is assigned to a point (pit) satisfying the condition ii), and a code “γ” is assigned to a point satisfying the condition iii). Therefore, in the case of FIG. 6, points B, C and G are “α”, point E is “β”, and points D and F are “γ”.
And the outline is represented as an array of feature points, ααγβγα. Once you have prepared so far, you can search by specifying the following key.

【0025】(例1)αとβの合計数をキーとする 図6の場合、「4」である。γよりもαおよびβのほう
がオブジェクトの形状をより端的に表していると考えら
れるためである。
(Example 1) Using the total number of α and β as a key In the case of FIG. 6, it is “4”. This is because it is considered that α and β more clearly represent the shape of the object than γ.

【0026】(例2)α、β、γの合計数をキーとする 図6の場合、「6」である。αとβの間にはγが存在す
るが、αとαの間、βとβの間のγの存否は不明であ
る。そのため、γの数も含めてキーとする。
(Example 2) Using the total number of α, β, and γ as a key In the case of FIG. 6, it is “6”. Although γ exists between α and β, it is unknown whether γ exists between α and α or between β and β. Therefore, the key is used including the number of γ.

【0027】(例3)αとβのそれぞれの数をキーとす
る 図6の場合、「3」と「1」で二変数のキーを構成す
る。この場合もγも考慮して三変数のキーを作ってもよ
い。
(Example 3) Using the Numbers of α and β as Keys In the case of FIG. 6, “3” and “1” constitute a two-variable key. Also in this case, a key of three variables may be created in consideration of γ.

【0028】(例4)α、β、γによる配列をキーとす
る この場合、互いに巡回置換で得られる配列、例えば、α
γβγααやγβγαααはもとの配列と同一とみなす
必要がある。開始点の位置が変わっただけだからであ
る。この場合もγを外してもよい。
(Example 4) Using a sequence of α, β, and γ as a key In this case, a sequence obtained by cyclic permutation of each other, for example, α
γβγαα and γβγααα must be regarded as identical to the original sequence. This is because the position of the starting point has just changed. Also in this case, γ may be omitted.

【0029】(例5)α、β、γの配列にそれらの位置
情報を加えてキーとする 例えば6個の特徴点の周上の距離をそれぞれs1〜s6
とすれば、これら6個の数字もキーに加える。その場
合、輪郭線一周の長さを予め「1」に正規化してもよ
い。この正規化は非常に容易であり、従来の技術で問題
になった調節の難しさはないことに注意すべきである。
もちろん、この場合もγを外してもよい。
(Example 5) The positions of α, β, and γ are added to the position information and used as a key. For example, distances on the circumference of six feature points are s1 to s6, respectively.
Then, these six numbers are also added to the key. In that case, the length of one circumference of the contour line may be normalized to “1” in advance. It should be noted that this normalization is very easy and there is no adjustment difficulty that has been a problem with the prior art.
Of course, in this case as well, γ may be omitted.

【0030】(例6)特徴点における曲率の大きさをキ
ーとする 例えば6個の特徴点の曲率をそれぞれκ1〜κ6とすれ
ば、これら6個の数字をα〜γの代わりにキーとする。
この場合も輪郭線一周の長さを正規化してもよい。この
場合もγに相当する特徴点は外してもよい。
(Example 6) Using the magnitude of curvature at a feature point as a key If, for example, the curvatures of six feature points are respectively κ1 to κ6, these six numbers are used as keys instead of α to γ. .
Also in this case, the length of one circumference of the contour line may be normalized. Also in this case, the feature point corresponding to γ may be omitted.

【0031】以上がオブジェクト同定の方法の例であ
る。同定部24は撮影されたオブジェクトと近い特徴を
もつオブジェクトを記憶部26の中から検索し、オブジ
ェクトのクラス分け、または同定を行う。その結果、必
要な指示12を必要な製造装置に出す。ここでは6つの
例を挙げたが、当然これらの中から複数のものを組み合
せて利用してもよいし、曲率に関して他の特徴点を採用
してもよい。例えば曲率がほぼゼロになる区間が所定の
長さを超えたとき、その区間の両端点を特徴点とするこ
とができる。その場合、オブジェクトの輪郭線の直線部
分が抽出できる。また、しきい値thも必須ではない。
The above is an example of the object identification method. The identification unit 24 searches the storage unit 26 for an object having characteristics similar to the captured object, and classifies or identifies the object. As a result, a necessary instruction 12 is issued to a necessary manufacturing apparatus. Here, six examples have been given, but of course, a plurality of these may be used in combination, or another characteristic point may be employed for the curvature. For example, when a section where the curvature is substantially zero exceeds a predetermined length, both end points of the section can be set as feature points. In that case, a straight line portion of the contour of the object can be extracted. Further, the threshold value th is not essential.

【0032】図5は簡単なオブジェクトを示したが、あ
る程度に複雑なオブジェクトであれば相当数の特徴点が
得られるため、検索に都合がよい。特徴点が多い場合は
特に、キーに完全に一致する候補が見つからないことも
ある。その場合は既存の各種マッチング手法を用いて最
も近い候補を探索すればよい。
FIG. 5 shows a simple object. However, if the object is complicated to some extent, a considerable number of feature points can be obtained, which is convenient for retrieval. Especially when there are many feature points, a candidate that completely matches the key may not be found. In that case, the closest candidate may be searched using existing various matching methods.

【0033】なお、図5の場合は輪郭線が一本の曲線で
表現できたが、輪郭線がいくつかの滑らかな曲線(C2
級)の集合として表される一般の場合は、まず輪郭線の
全体をこのようなC2級の曲線の集合に分解する。そし
て各曲線に対してスタート地点とスタート方向を定め、
s(t) とκ(t) を計算する。この結果、 {( (s,κ) のグラフ、スタート地点、スタート点か
らの移動方向)} という集合が得られる。輪郭線全体に対して方向をあら
かじめ定めておけばこの集合は明らかに不変量となり、
オブジェクトの同定に利用できる。
In the case of FIG. 5, the contour can be represented by a single curve, but the contour can be represented by several smooth curves (C 2
For general expressed as a set of grade), firstly decompose the entire outline into a set of such C 2 grade curve. And for each curve, determine the starting point and starting direction,
Calculate s (t) and κ (t). As a result, a set of {(graph of (s, κ), start point, moving direction from start point)} is obtained. If the direction is determined in advance for the entire contour, this set is clearly invariant,
Can be used to identify objects.

【0034】以上が実施の形態に係るオブジェクト認識
方法および装置である。この実施の形態については、例
えば以下のような変形技術も考えられる。
The above is the object recognition method and apparatus according to the embodiment. For this embodiment, for example, the following modification technology is also conceivable.

【0035】(1)ここでは工場のラインを流れる部品
の同定を考えた。しかし、本発明は生産の自動化に一般
に利用できる。例えばアニメータがドローイングツール
でオブジェクトの外形をPCに入力すれば、その外形を
もとにそのオブジェクトに近い過去のオブジェクトをデ
ータベースから呼び出すことができる。その他、なんら
かの形で物体の形状に関わる設計者も、同様の方法をと
ることでデザインの省力化、共用化が可能になる。
(1) Here, the identification of parts flowing on the factory line was considered. However, the present invention is generally applicable to automation of production. For example, if the animator inputs the outline of an object to a PC using a drawing tool, a past object close to the object can be called from the database based on the outline. In addition, a designer who is involved in the shape of an object in some way can save labor and share the design by taking the same method.

【0036】(2)計算部22は曲率のグラフ(s,
κ)を計算した。逆にこのグラフが与えられたとき、以
下の計算で元の輪郭線が復元できる。
(2) The calculator 22 calculates the curvature graph (s,
κ) was calculated. Conversely, when this graph is given, the original contour can be restored by the following calculation.

【0037】[0037]

【数3】 これらの式をさらに積分し、次のように(x,y)の二
次元曲線が得られる。x0、y0は積分定数である。
(Equation 3) These equations are further integrated to obtain a (x, y) two-dimensional curve as follows. x0 and y0 are integration constants.

【0038】[0038]

【数4】 このため、(s,κ)のグラフはオブジェクトの輪郭線
の符号化データと考えることもできる。このグラフを適
当な基準で量子化して保存すれば、オブジェクトの形状
の特徴を維持しつつ画像データを圧縮することができ
る。
(Equation 4) Therefore, the graph of (s, κ) can be considered as encoded data of the contour of the object. If this graph is quantized and stored according to an appropriate standard, image data can be compressed while maintaining the feature of the shape of the object.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施の形態に係るオブジェクト認識装置の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an object recognition device according to an embodiment.

【図2】 PC4の内部構成図である。FIG. 2 is an internal configuration diagram of a PC 4;

【図3】 PC4による処理手順を示すフローチャート
である。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure by a PC 4.

【図4】 離散的な画素から直接曲率を求める方法を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of directly obtaining a curvature from discrete pixels.

【図5】 ある簡単なオブジェクトXの輪郭線を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a simple object X;

【図6】 図5のオブジェクトの輪郭線に対して計算部
で求められた(s,κ)をプロットした図である。
6 is a diagram in which (s, κ) obtained by a calculation unit is plotted with respect to the outline of the object in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 カメラ、4 PC、6 コンベア、8 部品、10
製造機械、12 指示、20 抽出部、22 計算
部、24 同定部、26 記憶部。
2 cameras, 4 PCs, 6 conveyors, 8 parts, 10
Manufacturing machine, 12 instructions, 20 extraction unit, 22 calculation unit, 24 identification unit, 26 storage unit.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 オブジェクトの輪郭線を抽出するステッ
プと、 抽出された輪郭線の曲率を算出するステップと、 算出された曲率の特徴をもとにオブジェクトを同定する
ステップと、 を含むことを特徴とするオブジェクト認識方法。
1. A method comprising: extracting a contour of an object; calculating a curvature of the extracted contour; and identifying an object based on the characteristic of the calculated curvature. Object recognition method.
【請求項2】 請求項1に記載の方法において、予め記
録されていた複数のオブジェクトの中から、その曲率の
特徴が前記算出された曲率の特徴に近いものが検索され
るオブジェクト認識方法。
2. The object recognition method according to claim 1, wherein a plurality of objects recorded in advance are searched for those whose curvature characteristics are close to the calculated curvature characteristics.
【請求項3】 請求項2に記載の方法において、曲率の
特徴点をもとにオブジェクトが同定されるオブジェクト
認識方法。
3. The method according to claim 2, wherein the object is identified based on a characteristic point of curvature.
【請求項4】 請求項3に記載の方法において、特徴点
は曲率の極値点を含むオブジェクト認識方法。
4. The method according to claim 3, wherein the feature points include extreme points of curvature.
【請求項5】 請求項4に記載の方法において、特徴点
はさらに、曲率がゼロになる点を含むオブジェクト認識
方法。
5. The method according to claim 4, wherein the feature points further include a point at which the curvature becomes zero.
【請求項6】 請求項4に記載の方法において、極値の
絶対値が所定のしきい値を超えた極値点のみを特徴点と
決めるオブジェクト認識方法。
6. The object recognition method according to claim 4, wherein only an extreme point whose absolute value exceeds a predetermined threshold value is determined as a feature point.
【請求項7】 請求項3に記載の方法において、特徴点
の数をもとにオブジェクトが同定されるオブジェクト認
識方法。
7. The object recognition method according to claim 3, wherein the object is identified based on the number of feature points.
【請求項8】 請求項3に記載の方法において、特徴点
の配列をもとにオブジェクトが同定されるオブジェクト
認識方法。
8. The method according to claim 3, wherein an object is identified based on an array of feature points.
【請求項9】 請求項8に記載の方法において、配列の
要素の巡回置換で得られる配列はすべて同じ配列とみな
すオブジェクト認識方法。
9. The object recognition method according to claim 8, wherein all the arrays obtained by the cyclic permutation of the elements of the array are regarded as the same array.
【請求項10】 請求項3に記載の方法において、特徴
点の輪郭線上における位置をもとにオブジェクトが同定
されるオブジェクト認識方法。
10. The object recognition method according to claim 3, wherein an object is identified based on a position of a feature point on a contour line.
【請求項11】 請求項3に記載の方法において、特徴
点における曲率の大きさをもとにオブジェクトが同定さ
れるオブジェクト認識方法。
11. The object recognition method according to claim 3, wherein the object is identified based on the magnitude of the curvature at the characteristic point.
【請求項12】 オブジェクトの輪郭線を抽出するステ
ップと、 抽出された輪郭線の曲率を算出するステップと、 算出された曲率の特徴をそのオブジェクトと関連づけて
記憶するステップと、 を含むことを特徴とするオブジェクト認識方法。
12. A method comprising: extracting a contour of an object; calculating a curvature of the extracted contour; and storing a characteristic of the calculated curvature in association with the object. Object recognition method.
【請求項13】 オブジェクトの画像を入力する入力部
と、 入力されたオブジェクトの輪郭線を抽出する抽出部と、 抽出された輪郭線の曲率を算出する曲率計算部と、 算出された曲率の特徴をもとにオブジェクトを同定する
同定部と、 を含むことを特徴とするオブジェクト認識装置。
13. An input unit for inputting an image of an object, an extraction unit for extracting an outline of the input object, a curvature calculation unit for calculating a curvature of the extracted outline, and a feature of the calculated curvature. An object recognizing device, comprising: an identification unit that identifies an object based on the object.
【請求項14】 請求項13に記載の装置において、こ
の装置はさらに、複数のオブジェクトについてその曲率
の特徴を保持する記憶部を含み、前記同定部は予め記録
されていた複数のオブジェクトのうち、その曲率の特徴
が前記算出された曲率の特徴に近いものを検索するオブ
ジェクト認識装置。
14. The apparatus according to claim 13, further comprising: a storage unit that retains a curvature characteristic of a plurality of objects, wherein the identification unit is one of a plurality of objects recorded in advance. An object recognition device that searches for a feature whose curvature is close to the calculated curvature feature.
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