图像处理方法、图像处理设备以及记录介质技术

本公开涉及图像处理方法、图像处理设备以及记录介质。处理器使用参考图像对搜索目标图像执行模式匹配。处理器使用参考图像来计算具有模型边缘和不同层的模型金字塔，并且使用搜索目标图像来计算搜索目标金字塔，该搜索目标金字塔具有搜索目标边缘和具有与模型金字塔相同的尺寸缩小系数的层。处理器使用模型金字塔对搜索目标金字塔执行模式匹配。模型金字塔的计算包括(i)从参考图像中提取和计算边缘的尺寸，(ii)获得各个边缘的最大尺寸缩小系数，并且(iii)设定(a)具有等于或大于目标层尺寸缩小系数的尺寸缩小系数以及(b)已经经受尺寸缩小的边缘作为目标层的模型边缘。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于使用粗到精的搜索(coarse-to-finesearch)方法执行基于形状的模式匹配的图像处理方法、图像处理设备以及记录介质。
技术介绍
通常，在图像处理的领域中，已经广泛使用模式匹配作为用于检测对象(工件)和测量对象的位置的方法。特别地，已经广泛使用基于形状的模式匹配，因为仅使用图像中的包括形状的特征的部分计算相似度，并且因此，以高速执行形状模式匹配。在形状模式匹配中，使用通过捕获理想状态中的工件而获得的参考图像和通过捕获目标工件而获得的搜索目标图像的形状的特征计算相似度，并且因此，要求从图像中提取形状的特征。作为用于提取边缘作为形状特征的方法，广泛使用了使用边缘提取滤波器(诸如Sobel滤波器或Canny滤波器)的方法。具体地，形状模式匹配是用于通过对参考图像和搜索目标图像执行上述的边缘提取方法而生成使用参考图像的模型边缘和使用搜索目标图像的搜索目标边缘并且计算模型边缘和搜索目标边缘之间的相似度的方法。边缘是其中像素之间的亮度梯度较大的部分，并且实际上是一组边缘点。具体地，根据任意规则布置的一组边缘点被称为“边缘”。通常，广泛使用通过将相邻边缘点彼此连接而形成的边缘。由于通过边缘点来形成边缘，因此可以执行使用边缘的特征的图像处理。例如，可以计算特征值，诸如边缘尺寸。作为用于实现高速模式匹配的方法，使用粗到精的搜索方法。在粗到精的搜索方法中，使用小信息量的数据检测粗略的位置，并且其后，使用大信息量的数据检测详细的位置。在实践中，首先，重复地执行通过减小高分辨率的图像的尺寸来生成低分辨率的图像的处理，使得生成不同的低分辨率的不同图像。随后，对具有低分辨率的图像执行模式匹配，使得检测工件的粗略的位置。其后，仅对在分辨率高于先前图像的图像中的先前的检测位置附近的范围执行搜索，使得可以逐渐地以更高精度获得检测位置。注意，不仅可以对图像执行尺寸缩小，而且可以对包括待提取边缘的区域(在下文中称为“边缘提取区域”)、包括待搜索工件的区域(在下文中称为“搜索区域”)以及边缘执行尺寸缩小。通常，在采用粗到精的搜索方法的情况下，也考虑低分辨率的边缘，并且因此，难以选择要用作模型的边缘并且控制参数。如果在不考虑特征的程度的情况下执行尺寸缩小，则存在如下问题，即具有小程度的特征的边缘模糊并且由于环境影响变得不稳定，并且结果，工件的检测失败。此外，如果不考虑边缘的尺寸执行导致边缘模糊的尺寸缩小，则可能不能以高速充分地执行粗到精的搜索方法。为了解决这个问题，日本专利公开No.2010-97438提出了用于根据边缘点的锐度(sharpness)程度确定图像数据的尺寸缩小系数的方法。在这个方法中，为图像设定基于边缘点的锐度程度的尺寸缩小系数，使得稳定地执行检测。然而，在日本专利公开No.2010-97438中，为图像设定一定的尺寸缩小系数，并且因此，如果边缘点之一具有低锐度程度，则设定适合于边缘点的尺寸缩小系数。相应地，可能不会设定大尺寸缩小系数。如果可能不会设定大尺寸缩小系数，则可能不能以高速充分地执行采用粗到精的搜索方法的处理。另一方面，即使在由于锐度程度高而可以设定大尺寸缩小系数的情况下，如果边缘小，则很可能图像包括不稳定的边缘，诸如上述的边缘的模糊，并且相应地，检测是不稳定的。
技术实现思路
相应地，本专利技术实现以高速执行的、具有高稳健性(robustness)、且具有高精度的模式匹配。根据本专利技术一个方面，一种图像处理方法使得处理器使用参考图像对搜索目标图像执行模式匹配，所述图像处理方法包括：使得处理器使用参考图像计算模型金字塔，所述模型金字塔具有有着不同的尺寸缩小系数的不同的层并且在模型金字塔的各个层中包括模型边缘；使得处理器使用搜索目标图像计算搜索目标金字塔，所述搜索目标金字塔具有有着与模型金字塔的层相同的尺寸缩小系数的层并且在搜索目标金字塔的各个层中包括搜索目标边缘；以及使得处理器使用模型金字塔对搜索目标金字塔执行模式匹配，其中模型金字塔的计算包括：使得处理器从参考图像中提取多个边缘，使得处理器计算提取的各个边缘的尺寸，使得处理器根据所计算的提取的各个边缘的尺寸来获得各个边缘的最大尺寸缩小系数，以及使得处理器在要生成作为模型金字塔的多个层中的目标层的目标层时设定如下的边缘作为目标层的模型边缘，即所述边缘具有等于或大于目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小系数以及已经经受利用目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小。从以下参考附图的示例性实施例的描述中本专利技术更多的特征将变得清晰。根据本专利技术，基于根据边缘尺寸计算的最大尺寸缩小系数生成模型金字塔(pyramid)，并且相应地，可以防止在模型金字塔的每一层中生成不稳定的模型边缘。相应地，由于使用不包括不稳定的边缘的模型金字塔执行模式匹配，因此可以以高速、高稳健性以及高精度实现模式匹配。附图说明图1是示出根据第一实施例的包括图像处理设备的图像处理系统的图。图2是示出根据第一实施例的图像处理设备的框图。图3是示出根据第一实施例的图像处理方法的流程图。图4是示出根据第一实施例的图像处理方法的流程图。图5是示出根据第一实施例的提取边缘点的操作的图。图6是示意性地示出根据第一实施例的其中设定了所获得的最大尺寸缩小系数的边缘的图。图7A是示出边缘消失的情况的图，并且图7B是示出边缘模糊的情况的图。图8是示出在边缘缩小时边缘点的合成的图。图9是示意性地示出模型金字塔的图。图10是示出粗到精的搜索方法的概念图。图11是示意性地示出模式匹配的图。图12是示出根据第二实施例的图像处理方法的流程图。具体实施方式在下文中将参考附图详细描述本专利技术的实施例。在一个示例中，使用参考图像获得模型金字塔，该模型金字塔具有有着不同尺寸缩小系数的不同的层并且在各个层中包括模型边缘。具体地，从参考图像中提取多个边缘。获得各个边缘的尺寸。随后，对于各个边缘获得与边缘的尺寸对应的最大尺寸缩小系数。在要生成作为模型金字塔的多个层的目标层的目标层时，具有等于或大于目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小系数以及已经经受利用目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小的边缘作为目标层的模型边缘。第一实施例图1是示出根据本专利技术第一实施例的包括图像处理设备的图像处理系统的图。图像处理系统100包括光源102、用作成像设备的照相机105以及图像处理设备200。光源102和照相机105连接到图像处理设备200。在工件保持台107上保持作为检测目标对象(对象)的工件W。光源102是向工件W发射(照射)光的照明设备。可以采用任何光源(诸如LED或卤素灯)作为光源102，只要光源102向工件W发射图像处理所需的光量的光即可。照相机105是数字式静态照相机，其通过接收来自工件W的光生成关于所捕获的图像的数据。照相机105包括成像透镜105A和成像装置(固态成像装置)105B。成像装置105B是区域传感器，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器。成像透镜105A是控制系数并且执行控制使得由成像装置105B捕获整个工件W的物镜单元。图像处理设备200对通过由照相机105捕获工件W而获得的所捕获图像执行图像处理，从而获得工件W的位置(包括取向)。图2是示出根据本专利技术第一实施例的图像处理设备200的框图。图像处理设备20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像处理方法，使得处理器使用参考图像对搜索目标图像执行模式匹配，所述图像处理方法包括：使得处理器使用参考图像计算模型金字塔，所述模型金字塔具有有着不同的尺寸缩小系数的不同的层并且在模型金字塔的各个层中包括模型边缘；使得处理器使用搜索目标图像计算搜索目标金字塔，所述搜索目标金字塔具有尺寸缩小系数与模型金字塔的层中的尺寸缩小系数相同的层并且在搜索目标金字塔的各个层中包括搜索目标边缘；以及使得处理器使用模型金字塔对搜索目标金字塔执行模式匹配，其中模型金字塔的计算包括使得处理器从参考图像中提取多个边缘，使得处理器计算提取的各个边缘的尺寸，使得处理器根据所计算的提取的各个边缘的尺寸来获得各个边缘的最大尺寸缩小系数，以及使得处理器在要生成作为模型金字塔的多个层中的目标层的目标层时设定如下的边缘作为目标层的模型边缘，即所述边缘具有等于或大于目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小系数以及已经经受利用目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小。

【技术特征摘要】
2015.08.21 JP 2015-1639681.一种图像处理方法，使得处理器使用参考图像对搜索目标图像执行模式匹配，所述图像处理方法包括：使得处理器使用参考图像计算模型金字塔，所述模型金字塔具有有着不同的尺寸缩小系数的不同的层并且在模型金字塔的各个层中包括模型边缘；使得处理器使用搜索目标图像计算搜索目标金字塔，所述搜索目标金字塔具有尺寸缩小系数与模型金字塔的层中的尺寸缩小系数相同的层并且在搜索目标金字塔的各个层中包括搜索目标边缘；以及使得处理器使用模型金字塔对搜索目标金字塔执行模式匹配，其中模型金字塔的计算包括使得处理器从参考图像中提取多个边缘，使得处理器计算提取的各个边缘的尺寸，使得处理器根据所计算的提取的各个边缘的尺寸来获得各个边缘的最大尺寸缩小系数，以及使得处理器在要生成作为模型金字塔的多个层中的目标层的目标层时设定如下的边缘作为目标层的模型边缘，即所述边缘具有等于或大于目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小系数以及已经经受利用目标层的尺寸缩小系数的尺寸缩小。2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中提取所述多个边缘包括使得处理器在参考图像中设定边缘提取区域并且从边缘提取区域中提取多个边缘。3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中设定目标层的模型边缘包括：(i)使得处理器从所述多个边缘之中提取尺寸缩小系数等于或大于目标层的尺寸缩小系数的边缘，(ii)使得处理器利用目标层的尺寸缩小系数对提取的边缘执行尺寸缩小，以及(iii)使得处理器设定提取的边缘作为目标层中的模型边缘。4.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中设定目标层的模型边缘包括(i)使得处理器在所述多个边缘的最大尺寸缩小系数中的最大的一个最大尺寸缩小系数被设定作为上限的情况下对参考图像执行尺寸缩小，从而获得具有目标层的尺寸缩小系数的经尺寸缩小的图像，(ii)使得处理器在经尺寸缩小的图像中在除了包括最大尺寸缩小系数小于经尺寸缩小的图像的尺寸缩小系数的边缘的区域以外的区域中设定尺寸缩小边缘提取区域，该尺寸缩小边缘提取区域的尺寸缩小系数与经尺寸缩小的图像的尺寸缩小系数相同，以及(iii)使得处理器设定从尺寸缩小边缘提取区域中提取的边缘作为目标层中的模型边缘。5.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，在目标层与尺寸缩小系数为1的层对应的情况下，设定模型边缘包括使得处理器设定所述多个边缘作为目标层的模型边缘。6.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中计算搜索目标金字塔包括使得处理器通过对从搜索目标图像中提取的边缘执行尺寸缩小来获得搜索目标边缘。7.一种图像处理设备，包括：处理器，使用参考图像对搜索目标图像执行模式匹配，其中处理器被配置为执行使用参...

【专利技术属性】
技术研发人员：小田切润，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP