專利名稱：位置檢測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置檢測系統(tǒng)和方法，其利用圖像處理來求出一被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度和坐標。
迄今為止，已知如下的方法，作為求出一被檢查目標相對于基準位置的旋轉(zhuǎn)角的方法，該被檢查目標包括在通過圖像輸入裝置例如TV攝像機獲取的圖像提供的輸入圖像中利用被檢查目標和背景之間的濃密度差按照濃密度對輸入圖像進行二進制轉(zhuǎn)換，以此將被檢查目標與背景分開，然后求出被檢查目標的慣性矩，并計算被檢查目標的中心位置以及主軸旋轉(zhuǎn)角度。這種技術(shù)用于對生產(chǎn)線的零件進行位置檢測。例如，用于機器人的觀測器，以便控制該機器人檢測提供的零件的取向，夾持零件，并將零件固定到預(yù)定位置。
如上所述的用于求出被檢查目標的主軸線的現(xiàn)有技術(shù)存在如下的問題如果被檢查目標的外形輪廓是圓形的，主軸線不能求出。因此，如果將字符等寫在被檢查目標P(例如硬幣)上，并且該被檢查目標P無取向性(Caorientation)(見圖6(a)和6(b))，被檢查目標P的旋轉(zhuǎn)角度不能求出。如果外形輪廓例如方形輪廓具有旋轉(zhuǎn)對稱性，主軸線不是確定的，因此出現(xiàn)類似的問題。此外，即使主軸線M(見圖7(a)和7(b))能夠求出，代表取向的信息并未包括在主軸線M中。因此，如當(dāng)被檢查目標P相對于一條直線對稱時，如圖7(a)和7(b)中所示，若位置相差180°，也不能將圖7(b)中所示的被檢查目標P與圖7(a)中所示的相區(qū)別。
另外，在日本專利公開文件平-6-89341中公開了一種模式符合法，其將被檢查目標與先前輸入的模型對比，以此求出該被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。具體說，在這里所介紹的現(xiàn)有技術(shù)中，將一個零件一角的圖像作為被檢查目標對比，因此降低了處理量。據(jù)分析，該技術(shù)能用于檢查在圖7中所示的被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。然而，由于僅利用在角上的圖像，所以當(dāng)外形輪廓是圓形或方形時，仍存在未能解決的問題。
此外，還已知如下的求出被檢查目標的位置(旋轉(zhuǎn)角和坐標)的方法，該被檢查目標包括在利用圖像輸入裝置例如TV攝像機獲取的圖像提供的輸入圖像(被檢查圖像)中
迄今在日本專利公開文件平6-160047中公開了這種位置檢測系統(tǒng)。這種系統(tǒng)根據(jù)對各比較圖像進行比較處理的比較結(jié)果，進行檢測在檢查范圍內(nèi)的被檢查目標近似位置的粗略位置的粗略檢測處理，而該各比較圖像是由經(jīng)過一次移動一個粗檢位移量的檢測位移操作的標準解之(Correct Solution)圖像和被檢測圖像進行壓縮形成的；然后，根據(jù)對各比較圖像進行比較處理的比較結(jié)果，進行檢測在接近該粗略位置的檢查范圍內(nèi)的被檢查目標的更精確位置的精確檢測處理，而該各比較圖像是由通過一次位移一粗檢位移量的檢測位移操作的標準解之圖像和被檢查圖像，按照比前一壓縮比率更低的壓縮比率進行壓縮而形成的；以及以多步驟方式檢測在檢查范圍內(nèi)的被檢查目標的位置。
更具體地說，該位置檢測系統(tǒng)是通過抽取構(gòu)成標準解之圖像的各像素中的某些像素(或稀化)來進行壓縮處理的。
按多步驟方式檢測在檢查范圍內(nèi)的被檢查目標位置的常規(guī)位置檢測系統(tǒng)的檢測時間要比一開始就利用一步檢測處理的精確檢測在檢測范圍內(nèi)的被檢測目標位置所花的時間要短。
然而，由于該位置檢測系統(tǒng)通過抽取或稀化構(gòu)成標準解之圖像的各像素中的某些像素來進行壓縮處理，當(dāng)由構(gòu)成該標準解之圖像的各像素中抽取的像素不具有平均值，而具有一奇異值時，不能精確地檢測在檢查范圍內(nèi)的被檢查目標的位置(例如當(dāng)包括噪聲時)。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種利用圖像處理的位置檢測系統(tǒng)和方法，其能求出一被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度和坐標，而與被檢查目標的形狀無關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的方法，包括的步驟有獲取被檢查目標的圖像，以便準備被檢查目標的被檢查圖像；準備具有被檢查目標的基準圖像的基準模型；通過按照各種不同的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)動基準模型來準備多個對比模型；將對比模型與被檢查圖像進行對比，以便評估其間的符合程度；以及將用于準備與被檢查圖像最嚴格符合的對比模型的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度確認為被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的方法，包括的步驟有(1)獲取被檢查目標的圖像，以準備被檢查目標的被檢查圖像；(2)準備一具有被檢查目標的基準圖像的標準解之圖像；(3)利用平均壓縮處理按照指定的壓縮比率壓縮被檢查圖像和標準解之圖像，而該平均壓縮處理為計算在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的亮度的平均值并將該平均值作為經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮的標準解之圖像中一個像素的亮度；(4)移動經(jīng)壓縮的標準解之圖像；(5)將經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮/位移的標準解之圖像相比較，以檢測該被檢查目標的粗位置；(6)利用平均壓縮處理按照比前一壓縮比率更低的壓縮比率在檢測到該粗位置之后壓縮被檢查圖像和標準解之圖像；(7)在粗位置附近移動經(jīng)壓縮的標準解之圖像；(8)將經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮/位移的標準解之圖像相對比，以檢測比被檢查目標的粗位置更精確的位置；以及(9)重復(fù)步驟(3)至(8)，同時逐步在多步中降低壓縮比率以檢測該被檢查目標的精確位置。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，其包括一裝置，用于獲取被檢查目標的圖像，以準備被檢查目標的被檢查圖像；一裝置，用于準備一具有被檢查目標的基準圖像的基準模型；一裝置，用于按照各種不同的旋轉(zhuǎn)角度通過旋轉(zhuǎn)基準模型準備多個對比模型；一裝置，用于將對比模型和被檢查圖像相對比，以評估其間的相關(guān)程度；以及一裝置，用于將準備與被檢查圖像最嚴格符合的對比模型用的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度確認為被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，其包括一裝置，用于獲取被檢查目標的圖像，以準備被檢查目標的被檢查圖像；一裝置，用于準備一具有被檢查目標的基準圖像的標準解之圖像；一裝置，用于利用平均壓縮處理按照指定的壓縮比率壓縮被檢查圖像和標準解之圖像，該平均壓縮處理是計算在一預(yù)定區(qū)域內(nèi)的亮度的平均值，并用該平均值作為經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮的標準解之圖像中的一個像素的亮度；以及一裝置，用于將經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮的標準解之圖像相比較，以檢測該被檢查目標的粗位置，其中該壓縮裝置在檢測到該粗位置之后利用平均壓縮處理按照比前一壓縮比率更低的壓縮比率壓縮被檢查圖像和標準解之圖像，比較裝置將經(jīng)壓縮的標準解之圖像和接近粗位置的經(jīng)壓縮的被檢查圖像相比較，以檢測比被檢查目標的粗位置更精確的位置，以及該壓縮和比較裝置重復(fù)壓縮和比較步驟，同時在多個步驟中逐步降低壓縮比率，以檢查該被檢查目標的精確位置。
在各附圖中


圖1是說明本發(fā)明第一實施例的基本概念的示意圖；圖2是表示本發(fā)明第一實施例的方塊圖；圖3是表示本發(fā)明第二實施例的方塊圖；圖4是說明本發(fā)明第四實施例的基本概念的示意圖；圖5是說明本發(fā)明第五實施例的基本概念的示意圖；圖6(a)和6(b)是用于解釋常規(guī)技術(shù)存在問題的示意圖；圖7(a)和7(b)是用于解釋常規(guī)技術(shù)存在問題的示意圖；圖8是說明本發(fā)明第六實施例的基本概念的示意圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明第七實施例的壓縮處理的示意圖；圖10是表示本發(fā)明第七實施例的結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖11是表示在本發(fā)明第七實施例中的CPU、ASIC等的工作情況的示意圖；圖12是表示關(guān)于在本發(fā)明第七實施例中經(jīng)壓縮的基準圖像旋轉(zhuǎn)位移操作的示意圖；圖13是表示在本發(fā)明第七實施例中的下一步驟中的預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度的示意圖；圖14是表示在本發(fā)明第七實施例中下一步驟中的預(yù)定平行運動范圍的示意圖；圖15是表示本發(fā)明第七實施例中的檢測操作的流程圖；圖16是表示利用在本發(fā)明第八實施例中通過第一步檢測處理測得的多個位置的示意圖；圖17是表示在本發(fā)明第九實施例中的檢測操作的流程圖；圖18是表示在本發(fā)明第十實施例中的檢測操作的流程圖；圖19是表示本發(fā)明第十一實施例中的檢測操作的流程圖。
第一實施例如圖2中所示，被檢查目標1的圖像被由TV攝像機構(gòu)成的圖像輸入裝置2所獲取，并對圖像輸入裝置2提供的具有一定灰度的圖像進行模數(shù)變換和平滑等預(yù)處理，由此制成一個已除去噪聲的初始圖像(如在圖2表示的實例中，利用圖像輸入裝置2進行模數(shù)變換和預(yù)處理)，并將該初始圖像作為輸入圖像(被檢查圖像)存在幀存儲器3中。幀存儲器3經(jīng)過總線9連接到微機中的CPU4(中央處理單元)，而且下面將要介紹的存儲基準模型的模型存儲器5也與總線9相連。模型存儲器5存儲作為要與目標1的圖像對比的基準形狀的基準模型。這里，在圖像基準取向方面幀存儲器2和模型存儲器5是彼此協(xié)調(diào)一致的；把基準模型在模型存儲器5中的存儲狀態(tài)定義為基準位置(即旋轉(zhuǎn)角度為0°)。例如，為了利用一個字符作為基準模型，帶有正常設(shè)定的字符的基準模型存儲在模型存儲器5中。
為了求出包括在輸入圖像中的目標1的具體圖形形狀，即被檢查目標P的位置，如圖1所示，利用CPU4通過每一次按照一預(yù)定角度(在圖1為10°)旋轉(zhuǎn)基準模型T0而形成對比模型T1，并與目標圖像P相對比。將與目標圖像P最符合的對比模型T1與存儲在模型存儲器5中的基準模型T0形成的角度確認為被檢測目標P的旋轉(zhuǎn)角度。這里，來用已知的常規(guī)標準化的對比法將對比模型T1與被檢查目標P進行對比；求出被檢查目標P和每個對比模型T1之間的一相關(guān)函數(shù)，并且當(dāng)該相關(guān)函數(shù)值達到最大值時，就認為被檢查目標P和對比模型T1已經(jīng)符合。按照該實施例中的方法，將一基準模型T0輸入到模型存儲器5以便與被檢查目標P對比，從而使所要求的模型存儲器5存儲容量降低。
基本上按照依要求適當(dāng)確定的均等的角度間隔準備對比模型T1。即，如果角度間隔較大，受檢目標P的旋轉(zhuǎn)角度的檢測精度下降；但是由于與被檢查目標P比較的對比模型的數(shù)目較少，所以可以在較短時間內(nèi)得到對比結(jié)果。相反，如果角度間隔較小，受檢目標P的旋轉(zhuǎn)角度的檢測精度提高。
幀存儲器3和模型存儲器5通過劃分存儲區(qū)可以共用同一存儲器。利用具有圖像輸入功能的計算機系統(tǒng)可以提供該系統(tǒng)；當(dāng)然，如果提高CPU的處理速度，則讀取圖像的瞬時和得到結(jié)果的瞬時之間的時間間隔會縮短。
第二實施例在第一實施例中，CPU4根據(jù)存儲在模型存儲器5中的基準模型準備對比模型。在本發(fā)明的第二實施例中，如圖3中所示，設(shè)有模型準備部分6，用于根據(jù)基準模型準備對比模型。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，模型準備部分6可以設(shè)計成專用于根據(jù)基準模型進行對比模型的準備，由于CPU4減輕負載，整個過程可以加速。例如，可以利用ASIC(專用IC)來構(gòu)成模型準備部分6。CPU4主要用作對比處理部分，用以將對比模型與受檢目標進行對比并根據(jù)對比結(jié)果求出受檢目標的旋轉(zhuǎn)角度。
按照該實施例的結(jié)構(gòu)，設(shè)有模型準備部分6，以此可以分散CPU4的負荷，以及該專用準備對比模型的模型準備部分6可以高速進行處理。由于CPU4可減去很大部分負荷，所以可以采用較慢處理速度的CPU用作CPU4。此外，正像在第一實施例中一樣，可以采用小容量的存儲器作為模型存儲器5。第二實施例中的其它組成部分和工作情況與第一實施例相似。模型準備部分6僅準備對比模型，但也可以將對比模型與被檢查目標相對比。
第三實施例在第一和第二實施例中，按照一對一地與被檢查目標的對應(yīng)關(guān)系提供基準模型并將其存儲在模型存儲器5中，以及當(dāng)將一個基準模型與對應(yīng)的被檢查目標相對比時，CPU4根據(jù)基準模型準備對比模型。在本發(fā)明的第三實施例中，用于與被檢查目標對比的對比模型是預(yù)先輸入到模型存儲器5中的。
在該實施例中，需要大容量存儲器作為模型存儲器5，不過不需要準備對比模型的時間，而是由模型存儲器5依序讀出對比模型并與被檢查目標相對比，從而可以將具有相對慢處理速度的CPU用作CPU4。第三實施例中的其它組成部分和工作情況與第一實施例相似。
第四實施例按照本發(fā)明的第四實施例，如圖4中所示，限制用于準備對比模型T1的角度范圍θ，即如果對于僅產(chǎn)生較小角位移的目標1準備全部角度的對比模型T1，則某些對比模型T1不會被使用。因此，應(yīng)僅在所需角度范圍θ內(nèi)準備使用模型T1。
因此限制所要準備的對比模型T1的角度范圍θ，可以降低需使用的對比模型T1的數(shù)目，使得用于準備對比模型T1所需的處理時間縮短和用于存儲相對一個被檢查目標的對比模型T1的模型存儲器5的存儲容量降低。如果使用相同的處理時間和相同的存儲容量，可以使對比模型T1的角度間隔變窄，從而可提高受檢目標旋轉(zhuǎn)角度的檢測精度。由用戶通過一操作部分例如鍵盤(未表示)來設(shè)定角度范圍θ。第四實施例中的其它組成部分和工作情況與在第一到第三實施例中的相似。
第五實施例本發(fā)明的第五實施例利用第四實施例中的方法以及用于求出主軸線的常規(guī)技術(shù)。即如圖5中所示，利用常規(guī)技術(shù)求出被檢查目標P的主軸線M，以及按照以主軸線M的旋轉(zhuǎn)角度為中心確定角度范圍θ。進而，確定與角度范圍θ相差180°的另一角度范圍θ′，并將處在角度范圍θ和θ′中的對比模型與被檢查目標P相對比。為了求出主軸線M，使用按照具有適當(dāng)閾值的密度(concentration)通過對初始圖像進行二進制化處理形成的二進制式圖像，并利用已知的常規(guī)技術(shù)。
該實施例采用的技術(shù)能檢測一甚至相對于一條直線對稱的被檢查目標P的旋轉(zhuǎn)角度，而按常規(guī)技術(shù)如果僅求出主軸線M的旋轉(zhuǎn)角度，被檢查目標P的旋轉(zhuǎn)角度是不能檢測到的。第五實施例中的其它組成部分和工作情況與第一到第三實施例中的相似。
第六實施例如圖8所示，在本發(fā)明的第六實施例中，確定被檢查目標中有代表性的一點C(通常為重心)，并將每一對比模型的中心與被檢查目標的中心相對照，以便將對比模型與被檢查目標進行對比。對于一個圓周可提供多個對比模型。這意味著可在0°-360°的范圍內(nèi)進行對比，即使對于具有很難確定主軸線的被檢查目標(例如具有圓形或方形輪廓的被檢查目標)的旋轉(zhuǎn)角度也能檢測。然而，一平面圓是無取向性的，一個平面方形具有4周期的旋轉(zhuǎn)對稱性，并且旋轉(zhuǎn)角度對于4個方向是等效的，在這些情況下，即使在該實施例中旋轉(zhuǎn)角度也是不能確定的。然而，如果將一字符或標志寫在被檢查目標的輪廓內(nèi)，便可用該實施例提供的技術(shù)求出旋轉(zhuǎn)角度。第六實施例中的其它組成部分和工作情況與在第一到第三實施例中的相似。
第七實施例下面參照圖9到15討論本發(fā)明的第七實施例。
第七實施例中的位置檢測系統(tǒng)包括TV攝像機10、監(jiān)視器11、存儲器12、拍攝存儲器13A和13B、顯示存儲器14A和14B、重疊存儲器15、LUT(查詢表)16、CPU(中央處理單元)17、ASIC(專用IC)18以及掃描存儲器(未表示)。
TV攝像機10與監(jiān)視器11一起獲取被檢查目標的圖像。存儲器12存儲包括被檢查目標的標準解之(correct solution)圖像。轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1在CPU17至存儲器12的通道以及ASIC18至存儲器12的通道之間轉(zhuǎn)換，以防止ASIC18和CPU17同時尋址存儲器12。
拍攝存儲器13A、13B讀取和記錄處在檢查范圍內(nèi)的被檢查圖像(輸入圖像)，在該檢查范圍內(nèi)TV攝像機10中出現(xiàn)被檢查目標。轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2a和SW2b在CPU17至拍攝存儲器13A、13B的通道，ASIC18至拍攝存儲器13A、13B的通道之間轉(zhuǎn)換，并連接到TV攝像機10。因此，當(dāng)拍攝存儲器13A和13B中之一連接到CPU17或者ASIC18時，其中的另一個連接到TV攝像機10。因此，當(dāng)拍攝存儲器13A和13B中之一被CPU17或ASIC18處理時，其中的另一個連接到TV攝像機10，用以讀取另一個被檢查圖像。
顯示存儲器14A、14B記錄在監(jiān)視器11上顯示的圖像。轉(zhuǎn)換開關(guān)SW3a和SW3b在CPU17至顯示存儲器14A、14B的通道、與TV攝像機10連接用于讀取被檢查圖像的通道，以及與監(jiān)視器11連接用于顯示被檢查圖像的通道之間切換。
重疊存儲器15描繪一個字符或一圖像，將其重疊到被檢查圖像上，并在監(jiān)視器11上顯示合成的圖像。LUT16具有一圖表，用于確定向監(jiān)視器11輸出的數(shù)值。
CPU17進行通用的計算。其進行所有除ASIC18處理的計算以外的處理計算。
ASIC(計算裝置)9可適用于重復(fù)進行簡單的乘法和加法運算。其專用于執(zhí)行對目標(aim)計算的各乘積求和(∑xy)的運算。當(dāng)x＝1時，對各乘積的求和運算變?yōu)榍罂偤偷挠嬎?；而?dāng)x≠y時，該運算變?yōu)楠M意上的各乘積的求和計算；當(dāng)x＝y(tǒng)時，該運算變?yōu)榍笃椒胶偷挠嬎?。后面將詳細討論ASIC18的工作情況和對各乘積求和運算算法的表達式。
掃描存儲器存儲用于實際控制ASIC18的掃描數(shù)據(jù)，掃描存儲器、存儲器12以及拍攝存儲器13A和13B構(gòu)成一存儲器部分。由CPU17準備掃描數(shù)據(jù)。
下面，詳細討論ASIC18的工作情況。首先，CPU17選擇ASIC18，并向ASIC18輸送掃描數(shù)據(jù)，然后選擇存儲器和寫入方式，以此，存儲器部分將掃描數(shù)據(jù)寫入掃描存儲器。當(dāng)一檢查裝置(未表示)起動時，CPU17使ASIC18選擇一存儲器并產(chǎn)生掃描存儲器讀出地址，因此，存儲器部分從掃描存儲器讀出數(shù)據(jù)。根據(jù)讀出的數(shù)據(jù)，ASIC18檢查數(shù)據(jù)塊的數(shù)目，確定一種方式以及各種參數(shù)，并產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)。其還從視頻信號存儲器的拍攝存儲器13A和13B以及存儲器12讀出數(shù)據(jù)。ASIC18對灰度數(shù)據(jù)進行計數(shù)，即根據(jù)確定的選擇方式，進行各乘積求和、求總和、在狹意上的各乘積的求和或平方和的運算，并請求CPU17讀取各乘積之和的運算結(jié)果。CPU17進行定時調(diào)節(jié)并讀出各乘積之和的運算結(jié)果。
下面將討論位置檢測系統(tǒng)的一般工作情況。該位置檢測系統(tǒng)根據(jù)對各比較圖像進行比較處理的比較結(jié)果，進行檢測處在檢查范圍內(nèi)的被檢查目標近似位置的粗略位置的粗略檢測操作，各比較圖像是通過對包括經(jīng)一次移動粗檢測位移量的檢測位移操作的被檢查目標的標準解之圖像和被檢查圖像進行壓縮形成的，該壓縮如圖9所示；然后根據(jù)對各圖像比較處理的比較結(jié)果進行更精確檢測被檢查目標在接近粗位置檢查范圍內(nèi)的位置的精確檢測操作，而各圖像是由通過一次移動粗檢測位移量的檢測位移操作的標準解之圖像和被檢查圖像進行壓縮形成的，其壓縮率小于前一壓縮率；和以多步驟方式檢查被檢查目標在檢查范圍中的位置，其中沿X和Y方向的壓縮比率從1/16到1/8到1/4到1/2到1/1(五步)逐步調(diào)節(jié)。即最后一步壓縮比率為1/1。壓縮處理是指對在一方形區(qū)內(nèi)的亮度計算平均值和用計算結(jié)果作為壓縮圖像中一個像素的亮度的平均壓縮處理。例如，如果壓縮比率是1/16，在16×16像素區(qū)域內(nèi)的亮度平均值變?yōu)樵搲嚎s圖像中一個像素的亮度。順便指出，標準解之圖像對應(yīng)于在第一實施例中的基準模型。施加檢測位移操作的標準解之圖像對應(yīng)于在第一實施例中的對比模型。下文將介紹的檢測位移角θ對應(yīng)于在第一實施例中的旋轉(zhuǎn)角。
下面參照圖15詳細討論位置檢測系統(tǒng)的工作情況。首先，將被檢查圖像和標準解之圖像按照上述壓縮比率壓縮。然后，如圖12所示，將經(jīng)壓縮的標準解之圖像旋轉(zhuǎn)一檢測位移角(檢測位移量)θ作為一次位移操作，同時作為一次位移操作在預(yù)定范圍內(nèi)一次平行移動被壓縮圖像中一個像素的檢測位移長度(檢測位移量)。這稱之為光柵(raster)掃描。進行包括旋轉(zhuǎn)和平移的位移操作直到旋轉(zhuǎn)角變?yōu)轭A(yù)定角φ。
在第一步檢測處理中的預(yù)定角度φ例如為360°。當(dāng)距旋轉(zhuǎn)中心最遠位置處的像素移動一個像素時，根據(jù)用于計算角度的表達式(1)求出檢測位移角θ。在表達式(1)中，Dist表示旋轉(zhuǎn)中心和距旋轉(zhuǎn)中心位置最遠的像素之間的距離。該作為旋轉(zhuǎn)中心和距旋轉(zhuǎn)中心位置最遠的像素之間的距離Dist隨壓縮比率的降低而逐漸增加。因此，當(dāng)壓縮比率降低時檢測位移角θ逐漸減小。這意味著用于精確檢測處理的精確檢測位移角要小于用于粗檢測處理的粗檢測位移角。
檢測位移角θ＝Sin-1(l/Dist)(1)另一方面，在第一步檢測處理中的預(yù)定范圍是壓縮圖像的所有區(qū)域。當(dāng)壓縮比率降低時，等于上述壓縮圖像中一個像素的檢測位移長度逐漸減小。這意味著，用于精確檢測處理的精確檢測位移長度小于用于粗檢測處理的粗檢測位移長度。
在完成這樣的第一步檢測處理之后，將進行下一步檢測處理。在下一步或再其后的檢測處理中的預(yù)定角度φ處于加上前一步驟中的檢測位移角θ的一個角度與減去前一步驟中的檢測位移角θ的一個角度之間，其中，以檢測出的該被檢查目標的粗位置(粗略旋轉(zhuǎn)角)為中心，如圖13所示。圖13是用于解釋預(yù)定角φ的示意圖，其中壓縮處理沒有進行。
用于確定下一步檢測處理中的預(yù)定范圍的預(yù)定尺寸LL處于這樣兩個位置(坐標)之間，其中一個位置是其上增加由(在下一步驟中當(dāng)時的壓縮比率)/(先前的壓縮比率)形成的尺寸值L的位置，而其中另一位置是其上減去尺寸值L的位置，其中，以檢測出被檢查目標的近似位置(坐標)的粗位置(坐標)作為X和Y方向的中心，如圖14中所示。例如，如果前一壓縮比率是1/16，后一步驟中的壓縮比率為1/8，尺寸值L變?yōu)?，以及在下一步檢測處理中的預(yù)定尺寸LL變得處在以在前一步驟中檢測出的位置(坐標)為中心的正負兩個像素的范圍內(nèi)。圖14是用于解釋預(yù)定尺寸LL的示意圖，其中壓縮處理未進行。
在位移操作完成之后，根據(jù)表達式(2)計算一代表在這樣一個區(qū)域中的標準解之圖像和被檢查圖像之間的符合程度的相關(guān)值R，在該區(qū)域中，標準解之圖像和被檢查圖像相重疊；而該表達式(2)包括各乘積的求和運算；將各相關(guān)值進行比較并求出最大相關(guān)值R時的坐標和旋轉(zhuǎn)角度的組合參數(shù)，以此，檢測處在檢查區(qū)域內(nèi)的被檢查目標的位置。
在表達式(2)中，f(x，y)代表在坐標(x，y)處的標準解之圖像的亮度值，g(x，y)代表在坐標(x，y)處的被檢查圖像的亮度值，s代表標準解之圖像和被檢查圖像重疊的面積，以及mn代表在重疊面積中的像素數(shù)。
相關(guān)值R＝{mnΣx,y∈s+(x,y)g(x,y)-Σx,y∈s+(x,y)Σx,y∈sg(x,y)}2(mnΣx,y∈s+(x,y)2-(Σx,y∈s+(x,y))2)(mnΣx,y∈s(x,y)2-(Σx,y∈sg(x,y))2)----(2)]]>
如果根據(jù)該程序檢測在檢查范圍內(nèi)的被檢查目標的位置，例如當(dāng)被檢查圖像和標準解之圖像的尺寸分別為512×480像素和128×128像素，以及在最后一步驟中的檢測位置角θ為1°時，伴隨檢測處理的計算處理總次數(shù)變?yōu)?9300，總處理時間變?yōu)榧s1秒。因此，當(dāng)與按一步檢測而不是實行多步檢測對處在(檢測)檢查范圍中的被檢查目標的位置進行檢測時使用的計算處理的總次數(shù)48000 000以及總處理時間幾秒相比，檢測處理次數(shù)和檢測時間驚人地減少了。在第一步檢測處理中的處理次數(shù)為19300次處理次數(shù)的約98％。
在該位置檢測系統(tǒng)中，與通過提取構(gòu)成標準解之圖像的像素中的某些像素(或稀化)而形成的圖像不同，通過平均壓縮處理形成的圖像具有平均像素值。因此，如果某些像素具有奇異值，可對各奇異值平均而排除這些奇異值本身，使得可以精確地檢測在檢查區(qū)域內(nèi)的被檢查目標的位置。
通過一次移動一小于粗檢測位移量的精確檢測位移量，可以實現(xiàn)比一次位移與粗檢測位移量相同的精確檢測位移量的檢測處理更精確的檢測處理。而且，可以進一步產(chǎn)生能夠精確檢測在檢查區(qū)域中的被檢查目標的位置的效果。
由于是由專用于進行目標計算的ASIC18而不是由用于通用計算的CPU17進行各乘積的求和運算，對各乘積的求和運算所需的時間要比當(dāng)由CPU17進行各乘積的求和運算時耗費得少。例如當(dāng)被檢查圖像和標準解之圖像的尺寸分別為512×418像素以及128×128像素時，如果僅由CPU17進行各乘積的求和運算，在處理中要用幾秒，而在本實施例中時間縮短到約一秒。
第八實施例接著，參照圖16討論本發(fā)明的第八實施例。與在前面介紹的第七實施例中相同的那些部分在第八實施例中使用相同標號表示，并不再討論。在第七實施例中，當(dāng)在每一步驟中進行檢測處理時，求出相關(guān)值R達到最大值時的坐標和旋轉(zhuǎn)角度，以此檢測該被檢查目標的位置；在第八實施例中，當(dāng)進行非最后一步驟的每一步驟中的檢測處理時，求出當(dāng)相關(guān)值R相對高且超過一閾值時的坐標與旋轉(zhuǎn)角的多個擬用組合參數(shù)，然后，當(dāng)在下一步驟中進行檢測處理時，在前一步驟中求出的組合參數(shù)被縮小并檢測出該被檢查目標的位置。
更具體地說，例如如圖16所示，當(dāng)進行第一步驟中的檢測處理時，如果存在相關(guān)值R不太低的第一級到第七級坐標和旋轉(zhuǎn)角組合參數(shù)，則選擇相關(guān)值R比較高的第一級到第五級的組合參數(shù)，以及當(dāng)?shù)谝患壍降谒募壍慕M合參數(shù)具有超過閾值的相關(guān)值R時，僅求出第一級到第四級的組合參數(shù)，即C1、C2、C3和C4，以此檢測該被檢查目標的一個以上的位置。當(dāng)進行第二步驟的檢測處理時，根據(jù)第一級到第四級檢測位置中的每一個檢測位置，計算用于一個位移操作中平移的預(yù)定范圍和檢測位移長度L，以及用于一個位移操作中旋轉(zhuǎn)的預(yù)定角度φ和檢測位移角θ。然后進行第二步驟的檢測處理。
在該位置檢測系統(tǒng)中，如果在前一步驟的檢測處理中僅檢測到一個位置，則該檢測的位置可能精度不良，和由于噪聲等因素產(chǎn)生誤差。然而，如果在前一步驟的檢測處理中檢測到幾個位置，而且在下一步驟的檢測處理中所述數(shù)目還會減少，所以即使檢測的位置中包括未精確檢測的位置以及有誤差，當(dāng)檢測位置數(shù)縮減時，該位置可以被排除在外。因此，可以進一步產(chǎn)生能夠精確檢測在檢查區(qū)域中的被檢查目標的位置的效果。
與在第七實施例中相似，通過一次移動一小于粗檢測位移量的精確檢測位移量，可以產(chǎn)生能夠精確檢測在檢查區(qū)域中的被檢查目標的位置的效果。
與在第七實施例中相似，由專用于進行目標計算的ASIC18進行各乘積求和的運算，使得對于各乘積求和運算所需的時間可以比當(dāng)利用CPU17進行各乘積求和運算時所耗費的時間要短。
第九實施例接著，參照圖9討論本發(fā)明的第九實施例。在第九實施例中的與在前面第七實施例中介紹的那些相同的部分使用相同的標號來表示，這里不再討論。在第七實施例中，當(dāng)進行第一步驟的檢測處理時，實行平移和旋轉(zhuǎn)的位移操作；在第九實施例中，僅實行平移的位移操作。
更確切地說，例如在第一步驟的檢測處理中，按照1/4的壓縮比率壓縮被檢查圖像和標準解之圖像，然后，在預(yù)定范圍內(nèi)，即在壓縮圖像的所有區(qū)域內(nèi)，在進行位移操作時將經(jīng)壓縮的標準解之圖像一次平移一壓縮圖像中一個像素的檢測位移長度。
在進行了這樣的第一步驟的檢測處理后，進行包括平移和旋轉(zhuǎn)位移操作的第二步檢測處理。在第二和其后步驟中的壓縮比率為1/1。第二和其后步驟中的預(yù)定范圍處于兩個位置(坐標)之間，其中一個位置為其上增加一由(在下步驟中的當(dāng)時壓縮比率)/(前一壓縮比率)得到的尺寸值L的位置，而另一位置為減去尺寸值L的位置，其中以檢測出的被檢查目標的近似位置(坐標)作為中心。例如，如果在前一步檢測處理中的壓縮比率是1/4，對于下一步檢測處理的當(dāng)時壓縮比率是1/1，則尺寸值L變?yōu)?，在下一步檢測處理的預(yù)定范圍變?yōu)橐栽谇耙徊襟E中檢測出的位置(坐標)為中心的正負四個像素的范圍。在第二和其后步驟中的檢測位移長度為1/(2×前一壓縮比率)。例如，如果前一壓縮比率是1/4，當(dāng)前的壓縮比率是1/1，則檢測位移長度變?yōu)閮蓚€像素。另一方面，在第一步檢測操作中的檢測位移長度是按照壓縮比率1/4壓縮后的圖像的一個像素，并對應(yīng)于未經(jīng)壓縮的圖像中的四個像素，因此，在第二步驟檢測處理中的檢測位移長度小于在第一步檢測處理中的檢測位移長度。當(dāng)檢測位移長度變得小于一個像素時，該預(yù)定范圍和檢測位移長度不再隨檢測步驟的繼續(xù)進行而改變。
另一方面，在第二步驟中的預(yù)定角度φ例如為±16°。在第三及其后步驟中的預(yù)定角度φ為±(1/前一壓縮比率)。例如，如果前一壓縮比率為1/4，當(dāng)前壓縮比率為1/1，則預(yù)定角度φ變?yōu)椤?°。當(dāng)壓縮比率小于1/1時，在第三及其后步驟中為±(1/前一壓縮比率)的預(yù)定角度φ隨著檢測步驟的繼續(xù)進行而減小。檢測位移角θ是預(yù)定角度φ的1/4。例如，如果預(yù)定角度φ是±16°，檢測位移角θ變?yōu)?°。當(dāng)預(yù)定角度隨檢測步驟的繼續(xù)進行如上所述而減小時，作為預(yù)定角度φ的1/4的檢測位移角θ隨檢測步驟的繼續(xù)進行而減小。當(dāng)檢測位移角θ超過極限精度時，該預(yù)定范圍和檢測位移長度不再隨檢測步驟的繼續(xù)進行而變化。
在上述位置檢測系統(tǒng)中，與在粗位置附近的更精確位置檢測的精確檢測處理的第二步驟檢測處理相比較，檢測近似位置的粗檢測處理中的第一步檢測處理包括寬的檢測范圍和用于檢測處理的大量的計算量，處理更花時間。然而，僅包括平移位移操作的第一步檢測處理在處理時所花的時間要短于包括旋轉(zhuǎn)和平移的位移操作的檢測處理。確切地說，例如當(dāng)被檢測圖像和標準解之圖像的尺寸分別為512×480像素和128×128像素時，在第二步檢測處理中的預(yù)定角度φ為±16°，在第一步檢測處理中的壓縮比率為1/4，角度極限精度為1°，與檢測處理相關(guān)聯(lián)的計算處理總次數(shù)為880，檢測處理時間變?yōu)?00毫秒。
如在第七實施例中一樣，通過一次移動一小于粗檢測位移量的精確檢測位移量，可以進一步產(chǎn)生能夠精確檢測被檢查目標在檢查范圍內(nèi)的位置的效果。
如在第七實施例中一樣，由專用于進行目標計算的ASIC18進行各乘積求和的運算，使得對于各乘積求和運算所需的時間可以短于由CPU17進行各乘積求和運算所需的時間。
第十實施例下面，參照圖18討論本發(fā)明的第十實施例。在第十實施例中與先前在第九實施例中介紹的相同的部分使用相同的標號表示，并不再討論。在第九實施例中，當(dāng)進行第二步檢測處理時，求出相關(guān)值R達到最大值時的坐標和旋轉(zhuǎn)角，以此檢測被檢查目標的位置；在第十實施例中，像在第八實施例中的第一步到第四步檢測處理中一樣，求出當(dāng)相關(guān)值R比較高并超過閾值時的多個坐標和旋轉(zhuǎn)角度的組合參數(shù)，然后當(dāng)進行第三步檢測處理時，對在第二步檢測處理中求出的組合參數(shù)進行縮減，并檢測該被檢查目標的位置。
在該位置檢測系統(tǒng)中，即使各檢測的位置包括一未精確檢測的位置并產(chǎn)生誤差，當(dāng)檢測的位置被縮減時該未精確檢測的位置也可以被排除，因此，除了第九實施例的效果之外，象在第八實施例中一樣，可以進一步產(chǎn)生能夠精確檢測被檢查目標在檢查范圍內(nèi)的位置的效果。
第十一實施例接著，參照圖19討論本發(fā)明的第十一實施例。這一實施例是一種組合實施例，包括用于準備模型的步驟以及用于壓縮被檢查圖像和模型的步驟。
在這一實施例中，正如在第四到第六實施例中介紹的一樣，光柵掃描的檢查范圍和需檢測的旋轉(zhuǎn)角限制在一預(yù)先確定的范圍內(nèi)。在第一步檢測處理中，將經(jīng)壓縮的被檢查圖像(壓縮的輸入圖像)和經(jīng)壓縮的對比模型(經(jīng)壓縮的要進行檢測位移操作的標準解之圖像)進行比較，以便檢測在第一步檢測處理中該相關(guān)值達到最大值時的該被檢查目標的粗位置(粗坐標和旋轉(zhuǎn)角度)。在下一步驟中，降低壓縮比率，在接近第一步檢測處理中檢測的粗位置處，對以比前一壓縮比率更低的壓縮比率壓縮的被檢查圖像和對比模型進行比較，以便更精確地檢測該被檢查目標的位置。通過在多個步驟進行上述粗檢測處理，可以確定被檢查目標的精確位置。這一實施例是上述第一、第四到第七實施例的組合的實例。當(dāng)然可以采用上述各實施例的各種組合。
在上述各實施例中，檢測位移角θ可隨檢測步驟的繼續(xù)進行而減小，例如當(dāng)檢測位移角θ極小時，就不必再隨檢測步驟的繼續(xù)進行而減小。
隨著檢測步驟的繼續(xù)進行減小檢測位移長度和檢測位移角θ的程序并不局限于在上述各實施例中所表述的那些程序。
在上述各實施例中，由專用于進行目標計算的ASIC18進行各乘積求和的運算；例如，當(dāng)被檢查圖像小而檢測處理計算量不太大時，可以由CPU17進行各乘積的求和運算。
根據(jù)本發(fā)明，位置檢測方法包括第一步驟，通過旋轉(zhuǎn)作為先前按照各不同旋轉(zhuǎn)角度輸入的基準圖形形狀的基準模型，先后準備多個對比模型；第二步驟，將對比模型依次與包括在指定輸入圖像中的被檢查目標進行對比，以便評估其相關(guān)程度；以及第三步驟，將在第二步驟中與被檢查目標最符合的對比模型與基準模型構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)角度確認為被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。將按各種不同角度旋轉(zhuǎn)基準模型形成的對比模型與被檢查目標相對比，以此求出被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。因此，即使被檢查目標的外形輪廓為對稱形狀的，則只要被檢查目標包括方向性，便可以檢測出被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角。此外，在與被檢測目標對比時，根據(jù)基準模型準備對比模型，使得用于輸入基準模型的存儲器的容量可比較小。
如果使用由具有專用于根據(jù)基準模型準備對比模型的硬件的模型準備部分一個接一個地準備的對比模型，以及根據(jù)對比模型與被檢查目標的對比結(jié)果，利用與模型準備部分分別裝設(shè)的對比操作部分求出被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度，該專用硬件用于根據(jù)基準模型準備對比模型的步驟，便可使根據(jù)基準模型準備對比模型的步驟加速，從而縮短處理時間。
此外，可以提供這樣一種位置檢測方法，其包括第一步驟，將先前輸入的通過按各種不同角度旋轉(zhuǎn)基準圖形形成的多個對比模型與包括在指定的輸入圖像中的被檢查目標依次相對照，以評估其符合程度；第二步驟，將在第一步驟中與被檢查目標最符合的對比模型與基準模型形成的旋轉(zhuǎn)角度確認作為被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。由于對比模型是先前輸入的，在與被檢查目標對比時不需要準備對比模型的步驟，因此可以高速處理。
如果將要與被檢查目標對比的對比模型的角度范圍限制在預(yù)定的范圍內(nèi)，假設(shè)旋轉(zhuǎn)角度的檢測精度與當(dāng)未限制角度范圍時相同，對比模型的數(shù)目可以降低，使得處理可以加速，存儲器容量減小。如果對比模型像未限制角度范圍時的對比模型的數(shù)目一樣多，則旋轉(zhuǎn)角度的檢測精度可以提高。
位置檢測方法最好包括有求出被檢查目標主軸線的旋轉(zhuǎn)角度的步驟，以及如果將要與被檢查目標對比的對比模型的角度范圍限制在以主軸線為中心的旋轉(zhuǎn)角度的預(yù)定角度范圍以及與該預(yù)定角度范圍相差180°的角度范圍內(nèi)，則可求出被檢查目標的主軸，以此求出被檢查目標的粗旋轉(zhuǎn)角度，然后將對比模型用于確定被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。因此，雖然對比模型的數(shù)目減少了，仍可以精確地求出被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。
位置檢測方法最好還包括有求出成為被檢查目標的旋轉(zhuǎn)中心的有代表性的一點的步驟，并且如果成為每一對比模型旋轉(zhuǎn)中心的有代表性的一點與該被檢查目標上該有代表性的一點相符合(該點用于評估被檢查目標和對比模型之間的符合程度)，那么成為每一對比模型的旋轉(zhuǎn)中心的有代表性的該點便與成為用于對比的被檢查目標旋轉(zhuǎn)中心上有代表性的該點相符合。這樣就不需要每次都將每個對比模型和被檢查目標對準，來進行對比模型與被檢查目標的對比，從而方便了其間的對比。
此外，在本發(fā)明中，不同于通過抽取(或稀化)構(gòu)成標準解之圖像的像素中的某些像素形成的圖像，通過平均壓縮處理形成的圖像具有各像素數(shù)值的平均值。因此，如果某些像素具有奇異值，這些奇異值將被平均，從而使這些奇異值本身被排除，使得在檢查范圍中的被檢查目標的位置可以精確地檢測。
如果通過進行粗檢測處理僅檢測出一個粗位置，則該檢測到的粗檢測位置精度可能較差，并由于噪聲等因素而產(chǎn)生誤差。然而，如果在粗檢測處理時檢測到多個粗位置，那么通過進行精確檢測處理也可將這些粗位置縮減，所以即使所抽取的各粗位置包括一不精確檢測的位置并具有誤差，當(dāng)各粗位置被縮減時，也可以排除不精確的位置。因此，可以進一步產(chǎn)生能夠精確檢測在檢查范圍中被檢查目標位置的上述本發(fā)明的效果。
通過在一次中移動一小于粗檢測位移量的精確檢測位移量，可以實現(xiàn)與在一次移動與粗檢測位移量相同的精確檢測位移量的檢測處理更精確的檢測處理。故可以進一步產(chǎn)生能夠精確檢測在檢查范圍中的被檢查目標的上述本發(fā)明的效果。
除了本發(fā)明的上述效果以外，檢測近似位置的粗檢測處理與檢測接近粗位置的更精確位置的精確檢測處理相比較，具有寬的檢測范圍，其在處理時要花費較多時間。然而，僅包括平移位移操作的第一步檢測處理的處理時間要比包括旋轉(zhuǎn)和平移位移操作的檢測處理時間要短。
此外，由一專用于進行目標計算的附加裝置進行各乘積求和的運算而不是由用于通用計算的計算裝置例如CPU進行運算，因此對于各乘積求和的運算所需的時間可以比當(dāng)利用例如CPU等計算裝置進行各乘積求和運算所用的時間要短。
權(quán)利要求
1.一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的方法，其包括的步驟有獲取被檢查目標的圖像，以便準備被檢查目標的被檢查圖像；準備具有被檢查目標的基準圖像的基準模型；通過按照各種不同的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)基準模型準備多個對比模型；將對比模型與被檢查圖像進行對比，以便評估其間的符合程度；以及將用于準備與被檢查圖像最符合的對比模型的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度確認為被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測一被檢查目標位置的方法，其特征在于，準備對比模型的步驟是利用專用于準備對比模型的硬件進行的，以及對比步驟是利用與該硬件分開裝設(shè)的對比操作部分進行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測一被檢查目標位置的方法，其特征在于，在獲取圖像步驟之前準備基準模型和對比模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測一被檢查目標位置的方法，還包括將用于準備對比模型的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度限制到預(yù)定范圍的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測一被檢查目標位置的方法，還包括的步驟有求出被檢查目標的主軸線的旋轉(zhuǎn)角；以及將用于準備對比模型的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度限制到主軸線為中心的旋轉(zhuǎn)角度范圍以及與該主軸線的旋轉(zhuǎn)角度范圍相差180°的角度范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測一被檢查目標位置的方法，還包括的步驟有確定被檢查目標上有代表性的一點；將對比模型的中心與被檢查目標上有代表性的一點相對照，以便評估被檢查目標與對比模型之間的符合程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測一被檢查目標位置的方法，還包括的步驟有利用平均壓縮處理按照指定壓縮比率對被檢查圖像和對比模型進行壓縮，這種平均壓縮處理包括計算在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的亮度平均值并將該平均值作為經(jīng)壓縮的被檢查圖像和對比模型中一個像素的亮度；將經(jīng)壓縮的對比模型與經(jīng)壓縮的被檢查圖像對比，以便檢測該被檢查目標的粗旋轉(zhuǎn)角；在檢測到粗旋轉(zhuǎn)角之后利用平均壓縮處理按照一比前一壓縮比率更低的壓縮比率壓縮被檢查圖像和對比模型；在粗旋轉(zhuǎn)角附近移動經(jīng)壓縮的對比模型；將經(jīng)壓縮的對比模型與經(jīng)壓縮的被檢查目標對比，以便檢測比被檢查目標的粗旋轉(zhuǎn)角度更精確的旋轉(zhuǎn)角度；以及重復(fù)所有上述步驟，同時在多個步驟中逐步降低壓縮比率，以便檢測該被檢查目標的精確旋轉(zhuǎn)角度。
8.一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的方法，包括的步驟有(1)獲取被檢查目標的圖像，以準備被檢查目標的被檢查圖像；(2)準備具有被檢查目標的基準圖像的標準解之圖像；(3)利用平均壓縮處理按照指定的壓縮比率壓縮被檢查圖像和標準解之圖像，該平均壓縮處理計算在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的亮度平均值并采用該平均值作為經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮的標準解之圖像中一個像素的亮度；(4)移動經(jīng)壓縮的標準解之圖像；(5)將經(jīng)壓縮的被檢查圖像與經(jīng)壓縮/位移的標準解之圖像對比，以檢測被檢查目標的粗位置；(6)在檢測到該粗位置之后按照比前一壓縮比率更低的壓縮比率利用平均壓縮處理對被檢查圖像和標準解之圖像進行壓縮；(7)在粗位置附近移動該經(jīng)壓縮的標準解之圖像；(8)將經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮/位移的標準解之圖像相比較，以檢測比被檢查目標的粗位置更精確的位置；以及(9)重復(fù)步驟(3)到(8)，同時在多個步驟中逐步降低壓縮比率以檢測該被檢查目標的精確位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于檢測一被檢查目標位置的方法，還包括的步驟有檢測在步驟(5)中的多個粗位置；以及縮減所檢測的各粗位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測一被檢查目標位置的方法，其中在步驟(7)中的位移量小于在步驟(4)中的位移量。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測一被檢查目標位置的方法，其中步驟(4)包括按照一種光柵掃描方式移動經(jīng)壓縮的標準解之圖像的步驟，以及步驟(7)包括按照一種光柵掃描方式移動經(jīng)壓縮的標準解之圖像以及旋轉(zhuǎn)經(jīng)壓縮的標準解之圖像的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測一被檢查目標位置的方法，其中的比較步驟包括由專用于進行目標計算的計算裝置進行的各乘積求和的運算。
13.一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，包括一裝置，用于獲取被檢查目標的圖像以準備被檢查目標的被檢查圖像；一裝置，用于準備具有被檢查目標的基準圖像的基準模型；一裝置，用于通過按照各種不同的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)基準模型來準備多個對比模型；一裝置，用于將對比模型和被檢查圖像相對比，以評估其間的符合程度；以及一裝置，用于將用于準備與被檢查圖像最為嚴格符合的對比模型的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度確認為被檢查目標的旋轉(zhuǎn)角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，其中所述的用于準備對比模型的裝置包括專用于準備對比模型的硬件，以及所述用于對比的裝置包括與所述硬件分開裝設(shè)的對比操作部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，其中在獲取被檢查目標的圖像之前，準備基準模型和對比模型。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，還包括用于將準備對比模型用的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度限制到一預(yù)定范圍內(nèi)的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，還包括一裝置，用于求出被檢查目標主軸線的旋轉(zhuǎn)角度；以及一裝置，用于將準備對比模型用的基準模型的旋轉(zhuǎn)角度限制到以主軸線為中心的旋轉(zhuǎn)角度范圍以及與該主軸線的旋轉(zhuǎn)角度范圍相差180°的角度范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，還包括一裝置，用于確定被檢查目標上有代表性的一點；以及一裝置，用于將對比模型的中心與被檢查目標上該有代表性的一點相對照，以評估被檢查目標和對比模型之間的符合程度。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，還包括一裝置，用于利用平均壓縮處理按照一指定的壓縮比率壓縮被檢查圖像和對比模型，該平均壓縮處理計算在一預(yù)定區(qū)域內(nèi)的亮度的平均值，并將該平均值作為經(jīng)壓縮的被檢查圖像和對比模型中一個像素的亮度；以及一裝置，用于將經(jīng)壓縮的對比模型與經(jīng)壓縮的被檢查圖像相對比，以檢測被檢查目標的粗旋轉(zhuǎn)角；其中所述壓縮裝置在檢測到粗旋轉(zhuǎn)角度之后，利用平均壓縮處理按照比前一壓縮比率更低的壓縮比率壓縮被檢查圖像和對比模型，所述對比裝置將經(jīng)壓縮的對比模型和接近粗旋轉(zhuǎn)角度的經(jīng)壓縮的被檢查圖像相對比，以檢測比被檢查目標的粗旋轉(zhuǎn)角度更精確的旋轉(zhuǎn)角度，以及所述壓縮和對比裝置重復(fù)壓縮和對比步驟，同時在多個步驟中逐步降低壓縮比率，以檢測該被檢查目標的精確旋轉(zhuǎn)角度。
20.一種利用圖像處理檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，包括一裝置，用于獲取被檢查目標的圖像，以準備被檢查目標的被檢查圖像；一裝置，用于準備具有被檢查目標的基準圖像的標準解之圖像；一裝置，用于利用平均壓縮處理按照一指定的壓縮比率壓縮被檢查圖像和標準解之圖像，該平均壓縮處理計算在一預(yù)定區(qū)域內(nèi)的亮度平均值，并采用該平均值作為經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮的標準解之圖像中一個像素的亮度；以及一裝置，用于將經(jīng)壓縮的被檢查圖像和經(jīng)壓縮的標準解之圖像相比較，以檢測該被檢查目標的粗位置；其中所述壓縮裝置在檢測到該粗位置之后，利用平均壓縮處理按照比前一壓縮比率更低的壓縮比率壓縮被檢查圖像和標準解之圖像，所述比較裝置將經(jīng)壓縮的標準解之圖像與接近該粗位置的經(jīng)壓縮的被檢查圖像相比較，以檢測比被檢查目標的粗位置更精確的位置，以及所述壓縮和比較裝置重復(fù)壓縮和比較步驟，同時在多個步驟中逐步降低壓縮比率，以檢測該被檢查目標的精確位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，其中所述比較裝置檢測多個粗位置，以及該系統(tǒng)還包括用于縮減該檢測的粗位置的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，其中用于檢測粗位置的位移量小于用于檢測更精確位置的位移量。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，其中所述比較裝置通過按照檢測粗位置的光柵掃描方式移動經(jīng)壓縮的標準解之圖像，以及通過按照檢測更精確位置的光柵掃描方式移動經(jīng)壓縮的標準解之圖像和旋轉(zhuǎn)經(jīng)壓縮的標準解之圖像，比較經(jīng)壓縮的標準解之圖像和經(jīng)壓縮的被檢查圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的檢測一被檢查目標位置的系統(tǒng)，還包括一專用于進行目標計算的裝置，用以進行各乘積的求和計算。
全文摘要
一種位置檢測系統(tǒng),其根據(jù)對經(jīng)壓縮的對比圖像和被檢查圖像的比較處理的結(jié)果,進行檢測一被檢查目標近似位置的粗位置的粗略檢測處理;然后根據(jù)經(jīng)較小壓縮比壓縮的對比圖像和被檢查圖像的比較結(jié)果,進行在接近粗位置的檢查范圍內(nèi)對被檢查目標的更精確位置的精確檢測處理,重復(fù)上述步驟,檢測在檢測范圍之內(nèi)的被檢查目標的位置,其中壓縮處理是平均壓縮處理。
文檔編號G06K9/64GK1193729SQ98103770
公開日1998年9月23日 申請日期1998年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月17日
發(fā)明者池田和隆, 橋本良仁 申請人:松下電工株式會社