| コグネックスの最新画像処理システム 新しい位置決めツール RSIサーチ |
| 〜ローテーション，スケール変化，カラー画像の正規化相関を使ったサーチ〜 |
| コグネックス株式会社 技術本部 水谷栄二 |
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4. カラーテンプレートによる正規化相関係数 |
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正規化相関係数は，教示したモデルと探索したパターンの一致度を表すものとして使われている。ここでは正規化相関係数が二次元のカラーパターンの照合にどのように適用されるのかを説明する。
パターンテンプレートをMで表す。Mは，Mjで表されるカラー画素の配列でできている。それぞれの配列は，有効か無効の札が付いていて無効の札がある画素は，無視され，透明のデータとして取り扱われる。パターンテンプレートのカラーの値の平均値は，Mであらわされる。
画像内の画素配列はIで表す。Iは，Ijで表されるカラー画素の配列でできている。それぞれの配列は，有効か無効の札が付いていて無効の札がある画素は，無視され，透明のデータとして取り扱われる。画像配列内のカラー画像の平均値は，Iで表される。
画像内の特定の場所での正規化相関係数は，次の式で表される。
モデルのパターンと，画像は，カラーのデータを持つので，ベクトル量で表され，分子はベクトル同士の内積の総和である。 |
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5. 相関関係空間 |
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正規化相関係数は，パターンを画像上で，X方向，Y方向，回転方向，スケール方向それぞれの場所で評価される。これらの相関係数は，それぞれの場所で，係数の相関関係空間を作る。この相関関係空間の中で，ピークや極大になる場所を探すことが，潜在的なパターン照合する場所を探すことになっている。
相関係数は， −1.0から＋1.0までの数値を取る。
＋1.0は，完全に一致していることを表し， −1.0は，負の相関になっていることを表す。0.0は，全く一致していないことを表している。 |
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6. RSIサーチのモデル登録 |
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RSIサーチは，2つのステップで実行が行われる。モデルの登録ステップとサーチ実行ステップである。
RSIサーチのモデル登録では，登録をするカラー画像上で，どの領域をモデルとするかの枠を指定する。モデルを探す時に，どのような姿勢や大きさの変化までを探すか変化範囲を指定する。例えば，角度モデルを −5度から＋5度範囲，スケールモデルを90％から110％とすると，RSIサーチツールは，角度に関しては，角度範囲をm段階に，大きさに関して，n段階に，その組み合わせで，m×nの複数モデルを作成する。（図5）
モデルのマスク機能は，登録画像にマスクを設定して，モデル領域に含まない設定ができる。
サーチ実行ステップでは，サーチを行う画像とモデルパターンを指定する。画像内でサーチ領域を範囲指定することができる。範囲指定内部で，マスク領域を設定することで，その部分での画像データは，無視するように設定できる仕組みを持っている。
角度範囲，スケール範囲などの検出するモデルの条件を設定する。モデルを検出する個数を設定することで，検出する個数を変えることができる。個数を指定すると，個数分だけ点数の高い順に，結果が返される。オーバーラップ量を設定することで，同じ場所での結果は，1つだけにするか，複数の結果にするかを設定できる。
図5 RSIサーチ モデルの生成
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7. 高速化のための画像処理テクニック |
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正規化相関関係空間で，ピークを探すことは，計算時間を要する処理になる。特に，自由度が多い中からピークを見つけ出すには時間がかかる。
総当たりでのサーチでは，市販のコンピュータでは，遅すぎて実用的でない。
RSIツールは，サーチプロセスを高速化するためにサーチ空間から最適な経路を選択したり，粗サーチと精細サーチを組み合わせたりして，対象を効率よく探索する手法を開発し，高速化を実現した。ＲＳＩサーチは，高いパフォーマンスを発揮している。 |
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8. RSIサーチの応用 |
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カラーラベルの検査が，すぐに考えられる。ラベルが貼られている位置がわかるので，正しいものが貼られているか，色違いはないかを検査できるようになる。貼られている枚数を確認することもできる。ラベルの位置ずれも検出できる。
ロボットのデパレタイジングで，段積みされたワークを認識して位置検出もできる。大きさの変化に対応できるので，簡単な設定でロボットをガイダンスできる。複数のモデルを登録し，それぞれの位置を検出し，その距離を計測することで，ワークの大きさを正確に計測することにより，高さを推定することが可能になり，ロボットでの自動化への適用が考えられる。
グレイスケールでできていたことがカラー画像でもできるようになり，カラー分野の応用が広がる。大きさの変化があると，追随できなかったことなどが可能になるので，大きさが変わることに対応して，細かな調整が必要だったことを省力できるようになる。いろいろな分野への応用で，社会に貢献していきたい。 |
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本記事はアドコム・メディア(株)が発行します雑誌「OplusE 2007 12月号」からの転用となります。
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