本發(fā)明涉及一種圖像處理技術(shù)，特別是涉及一種機(jī)器學(xué)習(xí)裝置、特征提取裝置以及控制裝置。

背景技術(shù)：

1、在機(jī)器人、機(jī)床等機(jī)械對(duì)位置和姿勢(shì)不明的對(duì)象物進(jìn)行某種作業(yè)的情況下，有時(shí)會(huì)利用拍攝對(duì)象物而得到的圖像來(lái)檢測(cè)對(duì)象物的位置和姿勢(shì)。例如，從對(duì)位置和姿勢(shì)已知的對(duì)象物進(jìn)行拍攝而得到的模型圖像提取表示對(duì)象物的特定部位的模型特征，并將對(duì)象物的模型特征與對(duì)象物的位置及姿勢(shì)一起事先登記。接著，從拍攝位置和姿勢(shì)不明的對(duì)象物而得到的圖像同樣地提取表示對(duì)象物的特定部位的特征，并將該特征與事先登記的模型特征進(jìn)行對(duì)照，由此計(jì)算對(duì)象物的特征的位置和姿勢(shì)的變化量，來(lái)檢測(cè)位置和姿勢(shì)未知的對(duì)象物的位置和姿勢(shì)。

2、作為在特征對(duì)照中利用的對(duì)象物的特征，經(jīng)常利用捕捉到圖像中的亮度變化(梯度)的對(duì)象物的輪廓(也就是對(duì)象物的邊緣、角)。在特征對(duì)照中利用的對(duì)象物的特征根據(jù)所應(yīng)用的圖像濾波器(也稱為空間濾波。)的種類和尺寸而大幅變化。關(guān)于濾波器的種類，作為用途類型而存在噪聲去除濾波器、輪廓提取濾波器等，另外，作為算法類型，噪聲去除濾波器包括均值濾波器、中值濾波器、高斯濾波器、膨脹/收縮濾波器等，輪廓提取濾波器包括普魯伊特(prewitt)濾波器、索貝爾(sobel)濾波器、拉普拉斯濾波器等邊緣檢測(cè)濾波器、以及哈里斯(harris)算子等角檢測(cè)濾波器。

3、在這樣的圖像濾波器中，僅通過(guò)變更濾波器的種類、尺寸等，提取的對(duì)象物的特征的樣子就會(huì)發(fā)生變化。例如，尺寸小的輪廓提取濾波器對(duì)于提取如打印于對(duì)象物的字符等那樣比較細(xì)的輪廓的情況是有效的，但對(duì)于提取如鑄件的圓角等那樣比較粗的輪廓的情況是不擅長(zhǎng)的。對(duì)于圓角，尺寸大的輪廓提取濾波器是有效的。因此，需要根據(jù)檢測(cè)對(duì)象、攝像條件來(lái)針對(duì)每個(gè)規(guī)定的分區(qū)指定適當(dāng)?shù)臑V波器的種類、尺寸等。作為與本申請(qǐng)相關(guān)聯(lián)的背景技術(shù)，存在后述的技術(shù)。

4、在專利文獻(xiàn)1中，關(guān)于機(jī)器人的視覺(jué)伺服(visual?servo)，記載了以下內(nèi)容：從包含對(duì)象物的圖像和目標(biāo)圖像，針對(duì)圖像的多個(gè)不同的特征量(與重心、邊緣以及像素有關(guān)的圖像特征量)分別檢測(cè)距離(特征量之差)并進(jìn)行加權(quán)，將全部的圖像特征量的加權(quán)后的距離進(jìn)行總和，將其結(jié)果生成為控制信號(hào)，基于控制信號(hào)進(jìn)行使對(duì)象物的位置和姿勢(shì)中的一方或兩方變化的動(dòng)作。

5、在專利文獻(xiàn)2中記載了以下內(nèi)容：使用由多個(gè)尺寸構(gòu)成的邊緣檢測(cè)濾波器對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，提取非邊緣的區(qū)域作為平坦部區(qū)域，針對(duì)所提取出的平坦部區(qū)域，計(jì)算關(guān)注像素的值與同邊緣檢測(cè)濾波器的尺寸對(duì)應(yīng)的像素范圍的周邊像素的值的平均值之間的相對(duì)比率來(lái)制作透射率映射圖，使用所制作出的透射率映射圖對(duì)平坦部區(qū)域的圖像進(jìn)行校正，來(lái)去除灰塵的影子等。

6、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

7、專利文獻(xiàn)

8、專利文獻(xiàn)1：日本特開2015-145050號(hào)公報(bào)

9、專利文獻(xiàn)2：日本特開2005-079856號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問(wèn)題

2、特征對(duì)照中利用的圖像區(qū)域不一定是適于提取對(duì)象物的特征的部位，因此取決于濾波器的種類、尺寸等而產(chǎn)生濾波器的反應(yīng)弱的部位。通過(guò)將濾波處理后的閾值處理中的閾值設(shè)定得低，也能夠從反應(yīng)弱的部位提取輪廓，但也會(huì)提取出不需要的噪聲，因此特征對(duì)照的時(shí)間增大。另外，有時(shí)由于攝像條件的微小的變化而變得提取不出對(duì)象物的特征。

3、因此，鑒于以往的問(wèn)題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠短時(shí)間且穩(wěn)定地從拍攝對(duì)象物而得到的圖像中提取對(duì)象物的特征的技術(shù)。

4、用于解決問(wèn)題的方案

5、本公開的一個(gè)方式提供一種機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，具備：學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)獲取部，其獲取與對(duì)拍攝對(duì)象物而得到的圖像應(yīng)用的不同的多個(gè)濾波器有關(guān)的數(shù)據(jù)、以及表示利用多個(gè)濾波器進(jìn)行處理而得到的多個(gè)濾波處理圖像的每個(gè)規(guī)定的分區(qū)的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，來(lái)作為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集；以及學(xué)習(xí)部，其使用學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集來(lái)生成學(xué)習(xí)模型，該學(xué)習(xí)模型用于輸出用于將多個(gè)濾波處理圖像按對(duì)應(yīng)的分區(qū)進(jìn)行合成的合成參數(shù)。

6、本公開的另一方式提供一種特征提取裝置，從拍攝對(duì)象物而得到的圖像中提取對(duì)象物的特征，該特征提取裝置具備：多濾波器處理部，其利用不同的多個(gè)濾波器對(duì)拍攝對(duì)象物而得到的圖像進(jìn)行處理來(lái)生成多個(gè)濾波處理圖像；以及特征提取圖像生成部，其基于多個(gè)濾波處理圖像的每個(gè)對(duì)應(yīng)的分區(qū)的合成比例將多個(gè)濾波處理圖像進(jìn)行合成，來(lái)生成并輸出對(duì)象物的特征提取圖像。

7、本公開的又一方式提供一種控制裝置，基于從拍攝對(duì)象物而得到的圖像檢測(cè)出的對(duì)象物的位置和姿勢(shì)中的至少一方來(lái)控制機(jī)械的動(dòng)作，該控制裝置具備：特征提取部，其利用不同的多個(gè)濾波器對(duì)拍攝對(duì)象物而得到的圖像進(jìn)行處理來(lái)生成多個(gè)濾波處理圖像，基于多個(gè)濾波處理圖像的每個(gè)對(duì)應(yīng)的分區(qū)的合成比例將多個(gè)濾波處理圖像進(jìn)行合成，從而提取對(duì)象物的特征；特征對(duì)照部，其將所提取出的對(duì)象物的特征與從模型圖像中提取出的模型特征進(jìn)行對(duì)照，來(lái)檢測(cè)位置和姿勢(shì)中的至少一方未知的對(duì)象物的位置和姿勢(shì)中的至少一方，其中，所述模型圖像是對(duì)位置和姿勢(shì)中的至少一方已知的對(duì)象物進(jìn)行拍攝而得到的；以及控制部，其基于所檢測(cè)出的對(duì)象物的位置和姿勢(shì)中的至少一方來(lái)控制機(jī)械的動(dòng)作。

8、發(fā)明的效果

9、根據(jù)本公開，能夠提供一種能夠短時(shí)間且穩(wěn)定地從拍攝對(duì)象物而得到的圖像中提取對(duì)象物的特征的技術(shù)。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，具備：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

11.根據(jù)權(quán)利要求1～10中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

13.根據(jù)權(quán)利要求1～12中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器學(xué)習(xí)裝置，其中，

14.一種特征提取裝置，從拍攝對(duì)象物而得到的圖像中提取所述對(duì)象物的特征，所述特征提取裝置具備：

15.一種控制裝置，基于從拍攝對(duì)象物而得到的圖像檢測(cè)出的所述對(duì)象物的位置和姿勢(shì)中的至少一方來(lái)控制機(jī)械的動(dòng)作，所述控制裝置具備：

技術(shù)總結(jié)
機(jī)器學(xué)習(xí)裝置(45)具備：學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)獲取部(51)，其獲取與對(duì)拍攝對(duì)象物(W)而得到的圖像應(yīng)用的不同的多個(gè)濾波器(F)有關(guān)的數(shù)據(jù)、以及表示利用多個(gè)濾波器(F)進(jìn)行處理而得到的多個(gè)濾波處理圖像的每個(gè)規(guī)定的分區(qū)的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，來(lái)作為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集(DS)；以及學(xué)習(xí)部(52)，其使用學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集(DS)來(lái)生成學(xué)習(xí)模型(LM)，該學(xué)習(xí)模型(LM)用于輸出用于將多個(gè)濾波處理圖像按對(duì)應(yīng)的分區(qū)進(jìn)行合成的合成參數(shù)(P)。

技術(shù)研發(fā)人員：佐藤大雅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：發(fā)那科株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28