JPH1153555A - Method for extracting segment and arc - Google Patents

Method for extracting segment and arc

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JPH1153555A
JPH1153555A JP9213070A JP21307097A JPH1153555A JP H1153555 A JPH1153555 A JP H1153555A JP 9213070 A JP9213070 A JP 9213070A JP 21307097 A JP21307097 A JP 21307097A JP H1153555 A JPH1153555 A JP H1153555A
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JP
Japan
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point
arc
edge
edge point
straight line
Prior art date
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Application number
JP9213070A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Shibata
昌明 柴田
Makoto Niwakawa
誠 庭川
Toshikazu Onda
寿和 恩田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform stable and precise extraction while shortening processing time by introducing a floating polling box on a Hough plane and assuming a shift of an edge dot array, and then extracting segments and arcs. SOLUTION: An image obtained by an image acquiring means is spatially differentiated as a source image to find the differential values du and dv and gradient direction θ of each pixel, and pixels having larger differential values than the differential values du and dv of the pixels on both its sides along the gradient direction θ are regarded as edge points pi . Then it is assumed that an edge dot array consisting of a set of these edge points pi constitute a straight line 1. Then transformation of the straight line to one point on the Hough plane defined by two parameters, the length ρ1 and the angle θ1 of the perpendicular dropped to the straight line 1 from the image origin O, is performed. A floating polling box 1 corresponding to a certain permissible value is introduced around the one point and the edge points are transformed to the Hough plane. When the edge point is in the floating polling box 1, it is judged that the edge point pi constitutes the straight line.

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、線分・円弧の抽出
方法に関する。特に、ノイズを低減するためにいわゆる
ハフ(Hough)平面に浮動投票箱を導入したもので
ある。
The present invention relates to a method for extracting a line segment / arc. In particular, a floating ballot box is introduced on a so-called Hough plane to reduce noise.

【0002】[0002]

【従来の技術】製造ラインにおける物体認識では、線分
と円弧によって表現しうる対象物を扱う場合が多い。対
象物のモデル形状を線分・円弧という特徴で表し、画像
から抽出された特徴を用いて当てはめを行うモデルベー
スドマッチングの適用が効果的である。
2. Description of the Related Art In object recognition on a production line, an object which can be represented by a line segment and an arc is often handled. It is effective to apply model-based matching in which a model shape of an object is represented by features such as line segments and arcs and fitting is performed using features extracted from an image.

【0003】モデルベースドマッチングは、対象物体の
変形や外乱に対して比較的影響を受けにくい特徴を有す
る手法である。この方法において安定で正確な物体認識
を実現するためには、線分や円弧などの特徴を精度良く
抽出することが重要である。
[0003] Model-based matching is a technique having a feature that is relatively insensitive to deformation and disturbance of a target object. In order to realize stable and accurate object recognition in this method, it is important to accurately extract features such as line segments and arcs.

【0004】一方、特徴抽出の高精度化による処理時間
の増加を抑える必要もある。従来の物体認識方法とし
て、エッジ画像の取得とHough変換よりなる方法に
ついて説明する。
[0004] On the other hand, it is also necessary to suppress an increase in processing time due to higher precision of feature extraction. As a conventional object recognition method, a method including acquisition of an edge image and Hough transform will be described.

【0005】〔エッジ画像の取得〕CCDカメラから得
られたグレイスケール画像を原画像として、同画像を微
分することでエッジ画像を得る。画像の座標系を(u,
v)とするとき、原画像についてu軸方向及びv軸方向
にそれぞれ空間微分を実施する。画像全体について微分
したのち、微分値du,dvから各画素の微分値の大きさ
dと勾配方向θを求める。
[Acquisition of Edge Image] An edge image is obtained by differentiating the gray scale image obtained from the CCD camera as an original image. Let the image coordinate system be (u,
When v), spatial differentiation is performed on the original image in the u-axis direction and the v-axis direction, respectively. After differentiating for the entire image, it obtains a differential value d u, the magnitude of the differential value of each pixel from d v d and gradient direction theta.

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】すべての画素について、隣接8画素のうち
勾配方向θに最も近い画素と、その反対方向の画素の微
分値の大きさを比較して、当該画素の微分値の大きさが
両者より大きいとき当該画素をエッジ点とする。これに
より、勾配方向を伴ったエッジ画像が求められる。
[0007] For all the pixels, the magnitude of the differential value of the pixel closest to the gradient direction θ of the eight adjacent pixels is compared with the magnitude of the differential value of the pixel in the opposite direction, and the magnitude of the differential value of the pixel is larger than both. At this time, the pixel is set as an edge point. Thereby, an edge image with a gradient direction is obtained.

【0008】〔Hough変換〕標準的なHough変
換は(2)式で定義される座標変換であり、エッジ画像
内のエッジ点(ui,vi)をパラメータ(θ,ρ)で表
されるHough平面上への曲線へと変換する。
[0008] [Hough transform] standard Hough transform is a coordinate transformation defined by equation (2), are represented the edge points in the edge image (u i, v i) in the parameter (theta, [rho) It is converted into a curve on the Hough plane.

【0009】[0009]

【数2】 (Equation 2)

【0010】ここで、ρは画像原点から点(ui,vi
を通過する任意の直線へ下ろした垂線の長さであり、θ
はその垂線の角度(垂角)である。すべてのエッジ点を
変換するとき、Hough平面上にはエッジ点と同数の
曲線が存在するわけだが、これら曲線が多く交わる点が
エッジ画像内での直線成分を表している。エッジ点の勾
配方向θiを適用すると、エッジ点(ui,vi)はHo
ugh平面上の一点(θi,ρi)ヘと変換される。
[0010] Here, ρ is the point from the image origin (u i, v i)
Is the length of the perpendicular drawn down to any straight line passing through
Is the angle of the perpendicular (vertical angle). When all the edge points are converted, the same number of curves as the edge points exist on the Hough plane. The points where many such curves intersect represent the linear components in the edge image. Applying a gradient direction theta i of the edge points, the edge points (u i, v i) is Ho
It is converted to one point (θ i , ρ i ) on the ugh plane.

【0011】[0011]

【数3】 (Equation 3)

【0012】(3)式によれば、垂角がθiである線分
はHough平面上の一点へと変換される。ところが、
点列{(u,v)}で与えられる線分は量子化誤差を含
み、また、各点の勾配方向θiが誤差を含むことを考慮
すると、点列で与えられる線分はHough平面上の点
ではなく領域へと変換される。
According to equation (3), a line segment whose perpendicular angle is θ i is converted to a point on the Hough plane. However,
The line segment given by the point sequence {(u, v)} includes a quantization error, and considering that the gradient direction θ i of each point includes an error, the line segment given by the point sequence is on the Hough plane. Is converted to a region instead of a point.

【0013】さらに、焦点ずれや照度不足による像のぼ
け、環境の光量変化、対象物の表面粗さによるエッジ線
の乱れなど、実用において許容される必要のある誤差が
多く存在する。
Further, there are many errors that need to be tolerated in practical use, such as blurring of an image due to defocus or insufficient illuminance, a change in the amount of light in an environment, and disturbance of an edge line due to surface roughness of an object.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記誤差を
考慮した上で、浮動投票箱(Floating Ballet Box)に
基づく線分抽出法と、同手法の応用とニューラルネット
ワークを適用した円弧抽出法を示すものである。即ち、
本発明は、Hough平面に浮動投票箱を導入した手法
を提案し、処理時間の低減を考慮した上での安定で精度
の高い線分・円弧抽出を実現するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a line extraction method based on a floating ballet box, taking into account the above error, and an arc extraction method using the same method and a neural network. It shows. That is,
The present invention proposes a method in which a floating voting box is introduced on the Hough plane, and realizes stable and highly accurate line segment / arc extraction in consideration of reduction of processing time.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項1に係る線分の抽出方法は、画像取得手段よ
り取得した画像を原画像として空間微分し、各画素の微
分値の大きさと勾配方向を求め、勾配方向に沿った両側
の画素の微分値より微分値の大きさが大きい画素をエッ
ジ点とし、これらエッジ点の集合よりなるエッジ点列が
直線を構成すると仮定し、前記直線上において前記エッ
ジ点に最も近い点と当該エッジ点との距離の差及び勾配
方向の差を算出して一定の許容値以下であるとき、上記
エッジ点は上記直線を構成すると判定する線分の抽出方
法において、上記直線を画像原点から垂直に下ろした垂
線の長さとその垂線の角度の二つのパラメータで定義さ
れるハフ平面上の一点へ変換し、且つ、当該一点の回り
に上記許容値に相当する浮動投票箱を導入し、上記エッ
ジ点をハフ平面に変換して上記浮動投票箱内に入るとき
には、上記エッジ点は上記直線を構成すると判断するこ
とを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a line segment extracting method for spatially differentiating an image acquired by an image acquiring means as an original image. The size and the gradient direction are obtained, and the pixel whose differential value is larger than the differential value of the pixels on both sides along the gradient direction is defined as an edge point, and it is assumed that an edge point sequence composed of a set of these edge points forms a straight line, A line that determines that the edge point constitutes the straight line when the difference between the distance between the point closest to the edge point and the edge point on the straight line and the difference in the gradient direction are less than or equal to a certain allowable value. In the minute extraction method, the straight line is converted into a point on the Hough plane defined by two parameters of a length of a perpendicular line vertically dropped from the image origin and an angle of the perpendicular line, and the permissible angle is calculated around the one point. Phase to value To introduce the floating ballot box, the edge points when converted into the Hough plane enters said floating ballot box in the above edge point is characterized by determining to constitute the straight line.

【0016】上記課題を解決する本発明の請求項2に係
る円弧の抽出方法は、画像取得手段より取得した画像を
原画像として空間微分し、各画素の微分値の大きさと勾
配方向を求め、勾配方向に沿った微分値の大きさがその
両側より大きいときに当該画素をエッジ点とし、これら
エッジ点の集合よりなるエッジ点列が円弧を構成すると
仮定し、前記円弧の中心から前記エッジ点までの距離と
方位角とが一定の許容値以下であるとき、上記エッジ点
は上記円弧を構成すると判定する円弧の抽出方法におい
て、上記円弧を半径と方位角の二つのパラメータで定義
されるハフ平面上の一点へ変換し、且つ、当該一点の回
りに上記許容値に相当する浮動投票箱を導入し、上記エ
ッジ点をハフ平面に変換して上記浮動投票箱内に入ると
きには、上記エッジ点は上記円弧を構成すると判断する
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for extracting a circular arc, wherein an image acquired by an image acquiring means is spatially differentiated as an original image, and a magnitude and a gradient direction of a differential value of each pixel are obtained. When the magnitude of the differential value along the gradient direction is larger than both sides, the pixel is regarded as an edge point, and it is assumed that an edge point sequence composed of a set of these edge points forms an arc. When the distance and the azimuth angle are equal to or smaller than a predetermined allowable value, the edge point is determined to form the arc by an arc extraction method, wherein the arc is defined by a radius and an azimuth angle defined by two parameters. When a floating voting box corresponding to the above tolerance is introduced around a point on the plane, and the edge point is converted into a Hough plane and enters the floating voting box, the Point characterized by determining that constituting the arc.

【0017】上記課題を解決する本発明の請求項3に係
る円弧の抽出方法は、請求項2において、前記エッジ点
列を、予め円弧/非円弧について学習したニューラルネ
ットワークに入力して、円弧である可能性があると判定
されたときに適用することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for extracting a circular arc according to the present invention, wherein the edge point sequence is input to a neural network previously learned about circular arcs / non-circular arcs. It is applied when it is determined that there is a possibility.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の線分・円弧抽出法は、以
下に説明するように線分抽出法と円弧抽出法とからな
る。尚、予め、前述した従来技術で説明したように、画
像を取得し、画像を微分することによりエッジ点列を取
得しておく。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The line segment / arc extraction method of the present invention comprises a line segment extraction method and an arc extraction method as described below. Note that, as described in the above-described related art, an image is acquired, and an edge point sequence is acquired by differentiating the image.

【0019】〔線分抽出法〕 (1)浮動投票箱の導入 線分を構成する点列に関する条件を考える。図1にエッ
ジ画像上の直線lとそれを構成する点piを示す。lは有
向直線であるとして、lの方向にπ/2[rad]を加
えたものを法線方向とする。θl,ρlは直線lの法線方
向並びに画像座標原点からの距離を表す。
[Line Segment Extraction Method] (1) Introduction of Floating Ballot Box Consider a condition relating to a point sequence forming a line segment. FIG. 1 shows a straight line l on an edge image and points p i constituting the straight line l. Assuming that l is a directed straight line, a direction obtained by adding π / 2 [rad] to the direction of l is defined as a normal direction. θ l and ρ l represent the normal direction of the straight line l and the distance from the origin of the image coordinates.

【0020】直線l上で点pi(u,v)に最も近い点を
pε(uε,vε)とし、両点の距離をδρとする。点
iの勾配方向θiとθlの差をδθとする。点piが直線
lを構成する一点であると判定するための条件は次式で
表される。
The point closest to the point p i (u, v) on the straight line 1 is pε (uε, vε), and the distance between both points is δρ. The difference between the gradient directions θ i and θ l of the point p i is defined as δθ. Point p i is a straight line
The condition for judging that it is one point constituting l is expressed by the following equation.

【0021】[0021]

【数4】 (Equation 4)

【0022】ΔdとΔθは許容されるずれとしてあらか
じめ与えられている定数である。次に、Hough平面
において(4)式を満たす範囲を求める。点pi(u,
v)のHough変換は(2)式で与えられ、Houg
h平面上の一点(θ,ρ)が求められる。ここで、ρは
次式のように表される。
.DELTA.d and .DELTA..theta. Are constants given in advance as allowable deviations. Next, a range that satisfies equation (4) on the Hough plane is determined. The points p i (u,
The Hough transform of v) is given by equation (2).
One point (θ, ρ) on the h plane is obtained. Here, ρ is represented by the following equation.

【0023】[0023]

【数5】 (Equation 5)

【0024】(4)、(5)式より、点piが直線lを構
成する一点であると仮定するとき点piの変換(θ,
ρ)の有する領域は図2で示される。この領域を浮動投
票箱と呼ぶことにする。以後、直線lについての浮動投
票箱を投票箱lと呼び、その中心位置は(θl、ρl)で
ある。
[0024] (4), (5) than the conversion of the point p i when the point p i is assumed to be a point constituting a line l (theta,
The region of ρ) is shown in FIG. This area will be called a floating ballot box. Hereinafter, the floating ballot box for the straight line l is referred to as a ballot box l, and its center position is (θ l , ρ l ).

【0025】(2)浮動投票箱への投票 任意の点piの変換(θ,ρ)が投票箱lの領域内に入る
か否かを計算ことによりpiがlを構成する点であるかを
判定することができる。(4)、(5)式をそのまま用
いるのでは計算処理量が多いので、両式と同値である
(6)及び(7)式を用いて領域判定を行う。投票箱l
への投票は(6)、(7)式を満たすときに成立する。
[0025] (2) Conversion of voting any point p i to floating ballot box (theta, [rho) is the point where p i constitutes a l by calculation whether or not to enter into the region of the ballot box l Can be determined. If the equations (4) and (5) are used as they are, the amount of calculation processing is large. Therefore, the area determination is performed using the equations (6) and (7) which are equivalent to the two equations. Ballot box l
Voting is satisfied when the expressions (6) and (7) are satisfied.

【0026】[0026]

【数6】 (Equation 6)

【0027】[0027]

【数7】 (Equation 7)

【0028】本発明では投票を2回行う。1回目の投票
では投票箱の適切な位置を求めることが目的であり、以
下に示すアルゴリズム1に従って投票箱が設置され、そ
れぞれの中心位置が得票に基づいて求められる。2回目
の投票では、1回目投票で求められた位置に投票箱を固
定して、以下に示すアルゴリズム2に従って投票を実施
する。
In the present invention, voting is performed twice. In the first voting, the purpose is to obtain an appropriate position of the ballot box. A ballot box is set according to the following algorithm 1, and the center position of each ballot is obtained based on the vote. In the second voting, a voting box is fixed at the position obtained in the first voting, and voting is performed according to Algorithm 2 described below.

【0029】[アルゴリズム1] 投票箱の探索 エッジ点pi(θi,ρi)について(6)、(7)式を
満たす投票箱lk(k=1〜j)が存在するかを判定する
(ステップ1−1)。
[Algorithm 1] Search for ballot box It is determined whether or not there is a ballot box l k (k = 1 to j ) satisfying the equations (6) and (7) for the edge point p ii , ρ i ). (Step 1-1).

【0030】投票箱の作成 piを投票できる箱が存在しないならば、投票箱l
j+1(θlj+1,ρlj+1)を作成する(ステップ1−
2)。このとき、θlj+1=θi,ρlj+1=ρiとし、得票
数は0としておく。
[0030] If there is no box that can vote to create p i of the ballot box, ballot box l
j + 1lj + 1 , ρ lj + 1 ) is created (step 1-
2). At this time, θ lj + 1 = θ i , ρ lj + 1 = ρ i , and the number of votes is set to 0.

【0031】投票 piを投票する(ステップ1−3)。まず、該当する投
票箱の得票数を1つ増す。そして、投票箱の中心位置を
再計算する。
[0031] to vote vote p i (step 1-3). First, the number of votes in the corresponding ballot box is increased by one. Then, the center position of the ballot box is recalculated.

【0032】繰り返し〕 全てのエッジ点について、ステップ1−1〜ステップ1
−3を繰り返す(ステップ1−4)。
Step 1-1 to Step 1 for all edge points
-3 is repeated (step 1-4).

【0033】[アルゴリズム2] 投票箱の探索 エッジpiについて、(6)、(7)式を満たす投票箱
を探索する(ステップ2−1)。
[Algorithm 2] Searching for Ballot Box For the edge p i , a ballot box satisfying the equations (6) and (7) is searched (step 2-1).

【0034】投票 両式を満たす投票箱ljが発見され次第、piを投票す
る。ljの得票数を1つ増し、得票の重心を計算する(ス
テップ2−2)。
[0034] as soon as they are discovered ballot box l j to satisfy the vote two equations, to vote p i. The number of votes for l j is increased by one, and the center of gravity of the votes is calculated (step 2-2).

【0035】探索の中止 引き続き、投票箱への投票が行われたならば、他の投票
箱への投票は行わない(ステップ2−3)。
Cancellation of Search If the voting to the ballot box is continuously performed, the voting to other ballot boxes is not performed (step 2-3).

【0036】繰り返し 更に、全てのエッジ点について、ステップ2−1〜ステ
ップ2−3を繰り返す(ステップ2−4)。
Repeat Steps 2-1 to 2-3 are repeated for all edge points (step 2-4).

【0037】(3)開票による線分の抽出 2回の投票が終了したのち、直線成分の検出及び線分の
抽出を行う。以後、この作業を開票と呼ぶ。
(3) Extraction of line segments by counting votes After two votings are completed, detection of straight line components and extraction of line segments are performed. Hereinafter, this operation is referred to as counting.

【0038】[0038]

【数8】 (Equation 8)

【0039】〔円弧抽出〕エッジ点列から円弧を適切に
検出するためには、円弧として認識すべき部分と線分と
すべき部分とに点列を切り分ける必要がある。そこで、
ニューラルネットワークと浮動投票箱を適用する。
[Arc Extraction] In order to properly detect an arc from a sequence of edge points, it is necessary to divide the point sequence into a portion to be recognized as an arc and a portion to be a line segment. Therefore,
Apply neural network and floating ballot box.

【0040】(1)ニューラルネットワークによる円弧
の判定 適用するニューラルネットワーク(以下、NNと略す)
は図3に示すような単純な構造で、正規化された円弧の
長さηと中心角ψを入力とし、1/0によって表現され
る円弧/非円弧の判定を出力とする。ランダムな長さと
中心角を有する円弧を人間が見て、円弧/非円弧を判断
したデータを作成しておく。
(1) Judgment of arc by neural network Neural network to be applied (hereinafter abbreviated as NN)
Has a simple structure as shown in FIG. 3 and inputs a normalized arc length η and a central angle ψ, and outputs an arc / non-arc judgment expressed by 1/0. A human observes an arc having a random length and a central angle, and creates data for judging an arc / non-arc.

【0041】このデータを教示ルールとしてバックプロ
バケーションによりNNに学習させる。以下に円弧部分
の検出を述べる。まず、エッジ点列の一方の端点を起点
として点列をたどる。たどって行く点を探索点と呼ぶこ
とにする。起点から探索点までの長さと、起点と探索点
の勾配方向の差をNNへ入力する。出力値が1に近い場
合、起点から探索点までの点列部分が円孤である可能性
があることを示している。
The NN learns this data as a teaching rule by back vacation. The detection of the arc portion will be described below. First, a point sequence is traced starting from one end point of the edge point sequence. The point that follows is called a search point. The length from the starting point to the search point and the difference in the gradient direction between the starting point and the search point are input to the NN. When the output value is close to 1, it indicates that the point sequence portion from the starting point to the search point may be arcuate.

【0042】次に、当該の点列部分が円弧であるか判定
するために円弧の当てはめを行う。各点の位置情報を用
いた最小二乗近似により、円弧の中心位置と半径を推定
する。
Next, arc fitting is performed to determine whether the point sequence portion is a circular arc. The center position and radius of the arc are estimated by least square approximation using the position information of each point.

【0043】推定円弧に対する点列のずれを調べるため
に円弧判定のための浮動投票箱を導入し、投票結果から
当該点列を円弧として認識するのが妥当か否かを判定す
る。浮動投票箱の設置と投票は以下の手順で行う。推定
された円弧の中心(a,b)から当該点列を構成する各
点(ui,vi)までの距離をriとし、中心からの方位
角をφiとする。次に、図4に示すようなφとrを軸と
する円弧平面を導入し、中心を(φi,r0)とする浮動
投票箱を設置する。
A floating ballot box for judging the arc is introduced to check the deviation of the point sequence from the estimated arc, and it is judged from the voting result whether it is appropriate to recognize the point sequence as an arc. The installation and voting of the floating ballot box are performed in the following procedure. Estimated the center of the arc (a, b) the distance from to the points constituting the point sequence (u i, v i) and r i, the azimuth angle from the center and phi i. Next, an arc plane having axes of φ and r as shown in FIG. 4 is introduced, and a floating voting box whose center is (φ i , r 0 ) is installed.

【0044】投票箱は各軸方向にそれぞれ(−Δθ,Δ
θ),(−Δr,Δr)の固定範囲の領域を有する。こ
の投票箱に対して各点ごとに(φi,ri)を投票する。
投票箱の領域内に投票されれば有効票となり、すなわ
ち、円弧上の点であると判定される。
The ballot box has (-Δθ, Δ
θ), (−Δr, Δr). (Φ i , r i ) is voted for each point in this ballot box.
If the ballot is made within the ballot box area, the ballot becomes a valid vote, that is, it is determined to be a point on the arc.

【0045】点列を構成するエッジ点の総数に対する得
票数に基づいて、当該点列を円弧として認識することが
妥当であるかを判断する。得票率を判断基準とするが、
基準値は任意に設定することができる。円弧である可能
性のある点列だけがNNによって検出され、かつ、それ
ら点列について1回だけ最小二乗近似を行うので、推定
に要する計算処理コストは低く抑えられている。
Based on the number of votes for the total number of edge points constituting the point sequence, it is determined whether it is appropriate to recognize the point sequence as a circular arc. The vote percentage is used as a criterion,
The reference value can be set arbitrarily. Since only the point sequence that may be an arc is detected by the NN, and the least square approximation is performed only once for the point sequence, the calculation processing cost required for the estimation is kept low.

【0046】(2)円弧検出アルゴリズム 図5に円弧検出アルゴリズムのフローを示す。まず、一
つのエッジ点列について、前述した方法に従って起点か
ら探索点までの長さと勾配方向の差をNNへ入力する。
出力値が0に近いとき、探索点が点列の端点に到達して
いないならば、探索を繰り返す。
(2) Arc Detection Algorithm FIG. 5 shows the flow of the arc detection algorithm. First, for one edge point sequence, the difference between the length from the starting point to the search point and the gradient direction is input to the NN according to the method described above.
When the output value is close to 0, if the search point has not reached the end point of the point sequence, the search is repeated.

【0047】端点に到達した場合、当該の点列が円弧成
分を含んでいなかったことを意味するので探索を終了す
る。NNの出力値が1に近いとき、最小二乗近似により
円弧を推定する。推定円弧に基づいて浮動投票箱による
円弧判定を行う。非円弧として認識された場合は探索を
終了する。
When the end point is reached, it means that the point sequence does not include the arc component, and the search is terminated. When the output value of NN is close to 1, an arc is estimated by least squares approximation. Based on the estimated arc, an arc is determined using a floating ballot box. If it is recognized as a non-circular arc, the search ends.

【0048】円弧として認識された場合、当該点列に沿
って探索点以後の点と探索起点以前の点が存在すれば、
それらについても投票を行い、それらが円弧上の点であ
るかを判定する。円弧上の点であると判定された場合、
その点を含めた円弧を再度推定する。このような手順に
より、当該点列についての円弧が検出される。この処理
をすべての点列について実行することにより、すべての
円弧成分が検出される。
When the point is recognized as an arc, if a point after the search point and a point before the search start point exist along the point sequence,
Voting is also performed on them, and it is determined whether they are points on the arc. If it is determined that the point is on an arc,
The arc including that point is estimated again. By such a procedure, an arc for the point sequence is detected. By executing this process for all point sequences, all arc components are detected.

【0049】[0049]

【実施例】本発明の一実施例に係る実験結果を図6,7
に示す。図6はCCDカメラによって取得された原画像
である。対象物は穴が複数ある鉄片と、二つの自動車部
品である。図7は線分・円弧を抽出した結果である。円
弧については、円弧を含む円で示してある。
EXAMPLE FIGS. 6 and 7 show experimental results according to an example of the present invention.
Shown in FIG. 6 is an original image obtained by the CCD camera. The objects are an iron piece having a plurality of holes and two automobile parts. FIG. 7 shows the result of extracting line segments and arcs. The arc is indicated by a circle including the arc.

【0050】線分・円弧とも、長さが十分でないものは
線分或いは円弧として認識していない。同図の場合では
32の線分と20の円弧が抽出されている。処理プロセ
ッサはmicroSPARKII-110MHzを用いて約2
秒を要した。
Neither a line segment nor an arc is recognized as a line segment or an arc if the length is not sufficient. In the case shown in the figure, 32 line segments and 20 arcs are extracted. The processing processor uses microSPARC II-110MHz for about 2
It took seconds.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、画像
による物体認識の精度向上で重要となる線分・円弧の抽
出について、Hough平面に浮動投票箱を導入した手
法を提案した。特に、本発明では、エッジ点列のずれを
想定した上で線分・円弧を抽出しており、また、計算処
理量、記憶容量の低減も図られている。また、 線分抽
出では、浮動投票箱の導入により、点列の位置と勾配方
向の予見しうる範囲でのずれの影響を低減した。円弧抽
出では、ニューラルネットワークの適用によって線分と
円弧の切り分けを適切に行い、浮動投票箱の適用によっ
て得票率に基づく円弧判定を行った。対象物の表面粗さ
による稜線の乱れや原画像の画質などに起因して生じた
エッジ画像の点列のずれに対して、大きく影響されるこ
となく安定して線分・円孤を抽出することができた。
As described above, the present invention has proposed a method in which a floating ballot box is introduced on the Hough plane for extracting line segments and arcs which are important for improving the accuracy of object recognition using images. In particular, in the present invention, line segments and arcs are extracted on the assumption that the edge point sequence is displaced, and the amount of calculation processing and storage capacity are reduced. In the line segment extraction, we introduced a floating ballot box to reduce the effect of the position of the point sequence and the deviation of the gradient direction within a foreseeable range. In the arc extraction, the line segment and the arc were properly separated by applying a neural network, and the arc judgment based on the vote rate was performed by applying a floating ballot box. Extracts line segments and arcs stably without being greatly affected by the deviation of the edge sequence due to the ridge line disturbance due to the surface roughness of the target object or the image sequence of the original image I was able to.

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

【図1】近似直線とエッジ点との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between an approximate straight line and an edge point.

【図2】浮動投票箱を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a floating ballot box.

【図3】円弧抽出のためのニューラルネットワークの説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a neural network for arc extraction.

【図4】円弧平面上の浮動投票箱を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a floating ballot box on an arc plane.

【図5】円弧検出アルゴリズムである。FIG. 5 is an arc detection algorithm.

【図6】CCDカメラにより取得された原画像を示す説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an original image acquired by a CCD camera.

【図7】抽出された線分・円弧の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of extracted line segments / arcs.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像取得手段より取得した画像を原画像
として空間微分し、各画素の微分値の大きさと勾配方向
を求め、勾配方向に沿った両側の画素の微分値より微分
値の大きさが大きい画素をエッジ点とし、これらエッジ
点の集合よりなるエッジ点列が直線を構成すると仮定
し、前記直線上において前記エッジ点に最も近い点と当
該エッジ点との距離の差及び勾配方向の差を算出して一
定の許容値以下であるとき、上記エッジ点は上記直線を
構成すると判定する線分の抽出方法において、上記直線
を画像原点から垂直に下ろした垂線の長さとその垂線の
角度の二つのパラメータで定義されるハフ平面上の一点
へ変換し、且つ、当該一点の回りに上記許容値に相当す
る浮動投票箱を導入し、上記エッジ点をハフ平面に変換
して上記浮動投票箱内に入るときには、上記エッジ点は
上記直線を構成すると判断することを特徴とする線分の
抽出方法。
1. An image acquired by an image acquiring means is spatially differentiated as an original image, a magnitude of a differential value of each pixel and a gradient direction are obtained, and a magnitude of the differential value is calculated from differential values of pixels on both sides along the gradient direction. Is assumed to be a pixel having a large edge point, and it is assumed that an edge point sequence consisting of a set of these edge points constitutes a straight line, and the difference in the distance between the point closest to the edge point and the edge point on the straight line and the gradient direction When the difference is less than or equal to a certain allowable value, in the extraction method of the line segment that determines that the edge point constitutes the straight line, the length of the perpendicular line that vertically descends the straight line from the image origin and the angle of the perpendicular line Is converted to a point on the Hough plane defined by the two parameters, and a floating voting box corresponding to the permissible value is introduced around the point, the edge point is converted to the Hough plane, and the floating voting is performed. Inside the box Wherein the edge point is determined to constitute the straight line when entering.
【請求項2】 画像取得手段より取得した画像を原画像
として空間微分し、各画素の微分値の大きさと勾配方向
を求め、勾配方向に沿った微分値の大きさがその両側よ
り大きいときに当該画素をエッジ点とし、これらエッジ
点の集合よりなるエッジ点列が円弧を構成すると仮定
し、前記円弧の中心から前記エッジ点までの距離と方位
角とが一定の許容値以下であるとき、上記エッジ点は上
記円弧を構成すると判定する円弧の抽出方法において、
上記円弧を半径と方位角の二つのパラメータで定義され
るハフ平面上の一点へ変換し、且つ、当該一点の回りに
上記許容値に相当する浮動投票箱を導入し、上記エッジ
点をハフ平面に変換して上記浮動投票箱内に入るときに
は、上記エッジ点は上記円弧を構成すると判断すること
を特徴とする円弧の抽出方法。
2. An image obtained by the image obtaining means is spatially differentiated as an original image, and the magnitude of the differential value of each pixel and the gradient direction are obtained. When the magnitude of the differential value along the gradient direction is larger than both sides, With the pixel as an edge point, assuming that an edge point sequence consisting of a set of these edge points forms an arc, when the distance and azimuth from the center of the arc to the edge point are equal to or less than a certain allowable value, In the method of extracting an arc, wherein the edge point determines that the arc is formed,
The arc is converted to a point on a Hough plane defined by two parameters of a radius and an azimuth, and a floating ballot box corresponding to the permissible value is introduced around the point, and the edge point is converted to a Hough plane. Wherein the edge point is determined to constitute the arc when the ball point is converted into the floating ballot box.
【請求項3】 前記エッジ点列を、予め円弧/非円弧に
ついて学習したニューラルネットワークに入力して、円
弧である可能性があると判定されたときに適用すること
を特徴とする請求項2記載の円弧の抽出方法。
3. The method according to claim 2, wherein the sequence of edge points is input to a neural network previously learned about arcs / non-arcs, and is applied when it is determined that there is a possibility that the arc is an arc. Extraction method of circular arc.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008309631A (en) * 2007-06-14 2008-12-25 Canon Inc Information processing method and information processor
JP2015015687A (en) * 2013-07-08 2015-01-22 富士ゼロックス株式会社 Inclination angle correction device, image reading device, and image forming apparatus, and program

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008309631A (en) * 2007-06-14 2008-12-25 Canon Inc Information processing method and information processor
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