JP4520962B2 - Similarity calculation device and similarity calculation program - Google Patents
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本発明は、デジタルデータの微分処理結果同士の内積を計算し、さらにこれを使って相関係数を高速に計算する類似度計算装置、類似度計算方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a similarity calculation apparatus, a similarity calculation method, and a program for calculating an inner product of differential processing results of digital data and further calculating a correlation coefficient at high speed using the inner product.
連続データをデジタル化した結果データの類似度を計算することは、信号処理の中で非常に重要な処理である。従来から、データ同士の類似度を計算する際の高速化方法は数多く提案されている(例えば下記非特許文献1、特許文献1、特許文献2)。これらの手法は、何らかの方法でデジタル化されたデータに対して、純粋に計算時に高速化を行う方法である。 It is a very important process in signal processing to calculate the similarity of result data obtained by digitizing continuous data. Conventionally, many speed-up methods for calculating the degree of similarity between data have been proposed (for example, Non-Patent Document 1, Patent Document 1, and Patent Document 2 below). These methods are methods of speeding up purely during calculation for data digitized by some method.
一方、画像では特徴抽出(特徴点、エッジ抽出)を行った後にマッチングを行う方法も提案さている。主にステレオマッチング、トラッキングに利用されるこれらの方法は、特徴点、エッジ点などに照合を限定する(下記特許文献3)。つまり処理領域を限定することで計算量を減らす方法である。この方法は、エッジがはっきりとしたパターンには適用可能であるが、一般的な多値データの場合は適用が難しい。 On the other hand, a method has also been proposed in which matching is performed after performing feature extraction (feature points and edge extraction) for images. These methods mainly used for stereo matching and tracking limit collation to feature points, edge points, etc. (Patent Document 3 below). That is, it is a method of reducing the amount of calculation by limiting the processing area. This method can be applied to patterns with clear edges, but is difficult to apply to general multi-value data.
さらに画像において微分した後のデータの処理を工夫する方法として、例えば下記特許文献4、特許文献5が提案されている。すなわち、微分処理の結果を画素変化の勾配として定義し、打ち切りを可能としながら画素毎に順次処理を行う方法である。この方法は、対応する画素毎の順次処理を行う処理である。
本発明では、微分処理を行ってから内積計算や相関係数を計算し、類似度を求める場合、各データに微分処理を行うことなく内積演算を行う方法を示すことが目的である。これによって、前処理と類似度計算のプロセスの計算量そのものを削減すると同時に、求められる精度に応じて計算量を削減できる類似度計算装置および類似度計算プログラムを提供する。 An object of the present invention is to show a method of performing an inner product operation without performing a differentiation process on each data when calculating an inner product calculation or a correlation coefficient after performing a differentiation process to obtain a similarity. This provides a similarity calculation device and a similarity calculation program that can reduce the calculation amount of the preprocessing and the similarity calculation process, and at the same time reduce the calculation amount according to the required accuracy.
上記課題を解決するための請求項1に記載の類似度計算装置は、微分可能とみなすことができるデジタルデータに関してその類似度を計算する類似度計算装置であって、第1の連続するデジタルデータを微分処理する微分処理手段と、上記微分処理手段から得られた結果をステップ関数の合計の形に分解したステップ関数群を蓄積するステップ関数群生成手段と、上記ステップ関数と第2の連続するデジタルデータを利用して、上記第1の連続するデジタルデータの微分値と上記第2の連続するデジタルデータの微分値との乗算値の積分を内積値として計算する内積計算処理手段とを有することを特徴としている。 The similarity calculation apparatus according to claim 1 for solving the above-mentioned problem is a similarity calculation apparatus for calculating similarity of digital data that can be regarded as differentiable, wherein the first continuous digital data is calculated. Differential processing means for performing differential processing, step function group generating means for storing a step function group obtained by decomposing the result obtained from the differential processing means into a total of step functions, and a second continuous function with the step function utilizing the digital data, to have the inner product calculation processing means for calculating the integral of the multiplied value of the differential value of the digital data to be continuous differential value and the second digital continuous data of the first as the inner product It is characterized by.
上記構成において、微分関数を矩形の積み重ねで表現した(すなわちステップ関数の合計の形に分解した)ステップ関数群を利用しているので、また、第2の連続するデジタルデータについては微分処理を行わないので、内積計算が簡素化され計算量が大幅に削減される。 In the above configuration, since the step function group expressing the differential function as a rectangular stack (that is, decomposed into the sum of the step functions) is used, the differential processing is performed on the second continuous digital data. As a result, the inner product calculation is simplified and the calculation amount is greatly reduced.
また請求項2に記載の類似度計算装置は、微分可能とみなすことができるデジタルデータに関してその類似度を計算する類似度計算装置であって、第1の連続するデジタルデータを微分処理する第1の微分処理手段と、上記微分処理手段から得られた結果をステップ関数の合計の形に分解したステップ関数群を蓄積するステップ関数群生成手段と、上記ステップ関数と第2の連続するデジタルデータを利用して上記第1の連続するデジタルデータの微分値と上記第2の連続するデジタルデータの微分値との乗算値の積分を内積値として計算する内積計算処理手段と、上記第2の連続するデジタルデータを微分処理する第2の微分処理手段と、デジタルデータの微分値の2乗の積分を正規化係数として、上記第1の連続するデジタルデータおよび上記第2の連続するデジタルデータの、それぞれのデータの微分処理後の正規化係数を計算する正規化係数計算処理手段と、上記内積値と、上記第1の連続するデジタルデータおよび上記第2の連続するデジタルデータの、それぞれのデータの微分処理後の正規化係数から相関係数を計算する相関係数計算手段とを有することを特徴としている。 The similarity calculation device according to claim 2 is the similarity calculation device for calculating the degree of similarity with respect to the digital data that can be regarded as differentiable, first to differential processing the first running digital data Differential processing means, step function group generating means for accumulating a step function group obtained by decomposing the result obtained from the differential processing means into a total of step functions, and the step function and second continuous digital data . and inner product calculation processing means for calculating the integral of the multiplied value of the differential value of the digital data to be continuous differential value and the second digital continuous data of the first utilized as the inner product value, to the second continuous a second differential processing means for differential processing of digital data, as a normalized coefficient square of the integral of the differential value of the digital data, Oyo digital data contiguous in the first The above second successive digital data, and each of the normalization coefficient calculation processing means for calculating a normalization factor after differential processing of the data, said inner product value and, said first running digital data and the second It has a correlation coefficient calculation means for calculating a correlation coefficient from the normalization coefficient after differentiation processing of each piece of digital data .
上記構成において、微分関数を矩形の積み重ねで表現した(すなわちステップ関数の合計の形に分解した)ステップ関数群を利用しているので、内積計算および相関係数計算が簡素化され計算量が大幅に削減される。 In the above configuration, since the step function group that expresses the differential function as a stack of rectangles (that is, decomposed into the sum of the step functions) is used, the inner product calculation and correlation coefficient calculation are simplified and the amount of calculation is greatly increased. Reduced to
また請求項3に記載の類似度計算装置は、前記デジタルデータがデジタル画像データであることを特徴としている。 The similarity calculation apparatus according to claim 3 is characterized in that the digital data is digital image data.
また請求項4に記載の類似度計算プログラムは、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の類似度計算装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるための類似度計算プログラム、を特徴としている。 The similarity calculation program according to claim 4, similarity calculation program for causing a computer to function as each means constituting the similarity calculation device according to any one of claims 1 to 3, as characterized Yes.
上記のように、時系列や画像などのデジタルデータに微分処理を行ってから相関係数を計算する場合、微分処理と相関計数計算を別々に行う場合と比べて、原理的に全く同じ結果を少ない計算量で得ることができるようになる。また、ステップ関数群の係数を調整することによって、予め定めた任意の精度で計算結果を得ることも可能となる。 As described above, when the correlation coefficient is calculated after performing differential processing on digital data such as time series and images, in principle, the same result is obtained compared to when differential processing and correlation count calculation are performed separately. It can be obtained with a small amount of calculation. Further, by adjusting the coefficients of the step function group, it is possible to obtain a calculation result with a predetermined arbitrary accuracy.
(1)請求項1,3,4に記載の発明によれば、ステップ関数群を利用し、且つ第2の連続するデジタルデータについては微分処理を行わないので、内積計算が簡素化され計算量が大幅に削減される。またステップ関数群の係数を調整することによって任意の精度で計算値を得ることができる。
(2)請求項2,3,4に記載の発明によれば、微分処理の後に相関係数を計算する場合に、ステップ関数群を利用して求めた内積値から微分相関係数を計算することができるため、計算量を大幅に削減することができる。また、ステップ関数群の係数を調整することによって、任意の精度で計算値を得ることができる。
(1) According to the first, third, and fourth aspects of the invention, the step function group is used, and the second continuous digital data is not subjected to differentiation, so that the inner product calculation is simplified and the calculation amount is reduced. Is greatly reduced. Moreover, a calculated value can be obtained with arbitrary accuracy by adjusting the coefficients of the step function group.
(2) According to the invention described in claims 2, 3 and 4, when calculating the correlation coefficient after the differential processing, the differential correlation coefficient is calculated from the inner product value obtained using the step function group. Therefore, the calculation amount can be greatly reduced. Further, by adjusting the coefficient of the step function group, the calculated value can be obtained with an arbitrary accuracy.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図1は請求項1に記載の発明の実施形態例の構成を示し、図2は請求項2に記載の発明の実施形態例の構成を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. Figure 1 shows a structure of an example embodiment of the invention as set forth in claim 1, FIG. 2 shows a configuration of an example embodiment of the invention described in claim 2.
図1において、1−1はデータ1であり、1−2は、本発明の第1の微分処理手段としての微分処理部1であり、1−3は、本発明のステップ関数群生成手段としてのステップ関数群生成部であり、1−4はステップ関数群であり、1−5はデータ2であり、1−6は、本発明の内積計算処理手段としての内積計算処理部であり、1−7は内積値である。 In FIG. 1, 1-1 is data 1, 1-2 is a differential processing unit 1 as a first differential processing means of the present invention, and 1-3 is a step function group generating means of the present invention. 1 to 4 are step function groups, 1-5 is data 2, 1-6 is an inner product calculation processing unit as inner product calculation processing means of the present invention, 1 -7 is an inner product value.
また、図2において、2−1はデータ1であり、2−2は、本発明の第1の微分処理手段としての微分処理部1であり、2−3は、本発明のステップ関数群生成手段としてのステップ関数群生成部であり、2−4はステップ関数群であり、2−5はデータ2であり、2−6は、本発明の内積計算手段としての内積計算処理部であり、2−7は内積値であって、図1に対応している。 In FIG. 2, 2-1 is data 1, 2-2 is a differential processing unit 1 as a first differential processing means of the present invention, and 2-3 is a step function group generation of the present invention. A step function group generation unit as a means, 2-4 is a step function group, 2-5 is data 2, and 2-6 is an inner product calculation processing unit as an inner product calculation means of the present invention. 2-7 is an inner product value, which corresponds to FIG.
さらに、2−8は、本発明の正規化係数計算処理手段としての第1正規化係数計算処理部(以下、正規化係数計算処理1と称する)であり、2−9はデータ2に対する第2の微分処理手段としての微分処理部(以下微分処理部2と称する)であり、2−10は、本発明の正規化係数計算処理手段としての第2正規化係数計算処理部(以下、正規化係数計算処理2と称する)であり、2−11は本発明の相関係数計算手段としての相関係数計算部であり、2−12は微分相関係数である。 Further, 2-8 is a first normalization coefficient calculation processing section (hereinafter referred to as normalization coefficient calculation processing 1) as normalization coefficient calculation processing means of the present invention, and 2-9 is a second for data 2. 2-10 is a differential processing unit (hereinafter referred to as differential processing unit 2), and 2-10 is a second normalization coefficient calculation processing unit (hereinafter referred to as normalization) as a normalization coefficient calculation processing unit of the present invention. 2-11 is a correlation coefficient calculation unit as correlation coefficient calculation means of the present invention, and 2-12 is a differential correlation coefficient.
尚、前記微分処理部1(1−2,2−2)、微分処理部2(2−9)、ステップ関数群生成部(1−3,2−3)、内積計算処理部(1−6,2−6)、正規化係数計算処理1(2−8)、正規化係数計算処理2(2−10)および相関係数計算部(2−11)が行う後述の各処理は、例えばコンピュータが実行するものである。 The differential processing unit 1 (1-2, 2-2), differential processing unit 2 (2-9), step function group generation unit (1-3, 2-3), inner product calculation processing unit (1-6) 2-6), normalization coefficient calculation process 1 (2-8), normalization coefficient calculation process 2 (2-10), and each process described later performed by the correlation coefficient calculation unit (2-11) is, for example, a computer. Is what you do.
データ1(1−1,2−1)およびデータ2(1−5,2−5)は、入力データである。本データの元は何らかの連続値であって、例えば音声データのように時間方向に連続であったり、画像データのように2次元的な連続性を持つデータである。一般に時系列的な観測値、空間的に得られる連続値、またはこれらの組み合わせが考えられる。 Data 1 (1-1, 2-1) and data 2 (1-5, 2-5) are input data. The origin of this data is some continuous value, for example, data that is continuous in the time direction like audio data or data that has two-dimensional continuity like image data. In general, time-series observation values, spatially obtained continuous values, or a combination thereof can be considered.
以下、データ1をf(x)、データ2をg(x)と記載する。ここでxは、音声データの場合は1次元、画像データの場合は2次元と考えればよい。 Hereinafter, data 1 is described as f (x) and data 2 is described as g (x). Here, x may be considered to be one-dimensional in the case of audio data and two-dimensional in the case of image data.
微分処理部1(1−2,2−2)は、データ1f(x)の微分f’(x)を計算する。2次元の場合には The differential processing unit 1 (1-2, 2-2) calculates the differential f ′ (x) of the data 1f (x). In the case of two dimensions
を計算する。実際にはデータはデジタルであるので、差分処理や、微分用のフィルタを用いて計算される場合もある。 Calculate Actually, since the data is digital, it may be calculated using difference processing or a filter for differentiation.
ステップ関数群生成部(1−3,2−3)は、すでに計算されているデータ1f(x)の微分f’(x)を利用して、以下に定義するステップ関数群を計算する。この関数は実際にはデジタルデータであるので、 The step function group generation unit (1-3, 2-3) calculates a step function group defined below using the differential f ′ (x) of the already calculated data 1f (x). Since this function is actually digital data,
と書くことができる。ここでkiは定数、 Can be written. Where k i is a constant,
は0と1の値のみをとるステップ関数である。このステップ関数群の生成方法は様々な方法が考えられる。この生成方法はここでは特定しないが、この生成方法例は後で図3〜図5を用いて説明する。 Is a step function that takes only values of 0 and 1. There are various methods for generating the step function group. Although this generation method is not specified here, an example of this generation method will be described later with reference to FIGS.
ステップ関数群生成部で得られた{ki,xi}がステップ関数群(1−4,2−4)である。以下、kiを係数、xiをステップ関数と呼ぶことにする。 Obtained in step function set generator {k i, x i} is a step function group (1-4,2-4). Hereinafter, k i is referred to as a coefficient, and x i is referred to as a step function.
データ2(1−5,2−5)は、2番目のデータである。データ1と同様、元々は連続値であった値をデジタルしたものとする。 Data 2 (1-5, 2-5) is the second data. As with data 1, it is assumed that a value that was originally a continuous value is digitalized.
内積計算処理部(1−6,2−6)は、データ1とデータ2のそれぞれの微分処理結果の内積値を計算する処理である。ここで利用するのはステップ関数群(1−4,2−4)とデータ2(1−5,2−5)である。内積の式に The inner product calculation processing units (1-6, 2-6) are processes for calculating inner product values of the differential processing results of data 1 and data 2. The step function group (1-4, 2-4) and data 2 (1-5, 2-5) are used here. In the inner product formula
を代入して展開すると、 Substituting and expanding
が得られる。つまり、データ2に微分処理は行わずに、内積値(1−7,2−7)が得られる。 Is obtained. That is, the inner product values (1-7, 2-7) are obtained without performing differentiation on the data 2.
これは、これまで内積値の演算では長さや面積に比例して計算量が増えていたが、ステップ関数の形に変換することで、これを避けることができることを示している。できるだけ、ステップ関数のステップの数を減らすことで、計算量のコントロールが可能であること、さらにステップ数を減らすことで計算量を削減しつつ精度を下げることが可能であることも示している。 This indicates that the calculation amount of the inner product value has increased in proportion to the length and area until now, but this can be avoided by converting it to the step function form. It also shows that the calculation amount can be controlled by reducing the number of steps of the step function as much as possible, and that the accuracy can be lowered while reducing the calculation amount by reducing the number of steps.
以上の内積値(1−7)が請求項1の結果である。 The above inner product value (1-7) is the result of claim 1.
続いて請求項2を得るための微分相関係数(2−12)を計算する方法を説明する。まず図2において、微分処理部1(2−2)の結果を使い、正規化係数である Next, a method for calculating the differential correlation coefficient (2-12) for obtaining claim 2 will be described. First, in FIG. 2, the normalization coefficient is obtained by using the result of the differential processing unit 1 (2-2).
を計算する。このプロセスが、正規化係数計算処理1(2−8)である。また、データ2に対しては、微分処理部2(2−9)から微分処理結果を得、さらに正規化係数計算処理部2(2−10)において Calculate This process is the normalization coefficient calculation process 1 (2-8). For data 2, the differential processing result is obtained from the differential processing unit 2 (2-9), and further in the normalized coefficient calculation processing unit 2 (2-10).
を計算する。 Calculate
相関係数計算部(2−11)では、内積値(2−7)とデータ1、データ2それぞれの正規化係数を利用して、相関係数を計算する。
相関係数は、
The correlation coefficient calculation unit (2-11) calculates the correlation coefficient using the inner product value (2-7) and the normalization coefficients of data 1 and data 2 respectively.
The correlation coefficient is
なる式で与えられるため、すでに前記式(5)、(6)、(7)により得られている3つの値の積と割り算で計算できる。 Therefore, it can be calculated by the product and division of the three values already obtained by the above equations (5), (6), and (7).
なお、データ1の正規化係数を計算するプロセスでは、前記式(6)のとおり In the process of calculating the normalization coefficient of data 1, the above equation (6) is used.
を用いても良いし、請求項1で示した方法を適用して、 Or by applying the method shown in claim 1,
という形で計算しても良い。また、 You may calculate in the form. Also,
に対してもgに対するxiを計算して同様の処理を行うことも可能である。 It is also possible to perform the same processing by calculating x i for g.
また、実際には各データにおいてこれらの計算を内積演算の前に行っておいても、全く同じ結果が得られることは明らかである。 In fact, it is clear that the same result can be obtained even if these calculations are performed on each data before the inner product operation.
さらに、各データに前処理を施しておくことも可能である。例えば、予め高周波成分をカットするための平滑化、コントラストの影響を補正する方法、例えば対数変換等を施しておくなどが考えられる。 Further, it is possible to pre-process each data. For example, smoothing for cutting high-frequency components, a method of correcting the influence of contrast, for example, logarithmic conversion, etc., can be considered.
なお、以上の説明はxを1次元として説明したが、実際にはデジタル画像のように2次元以上であってもかまわない。画像のように2次元の場合には、式は下記のようになる。まず、計算すべき内積値は、 In the above description, x has been described as one-dimensional, but actually it may be two-dimensional or more like a digital image. In the case of two dimensions like an image, the equation is as follows. First, the inner product value to be calculated is
である。従って、x方向、y方向のそれぞれの微分に対してステップ関数群を作成する。実際には、x方向微分のステップ関数群は、各yに対して計算する。逆にy方向微分のステップ関数群は各xに対して計算することになる。これを式で表すと、 It is. Therefore, a step function group is created for each differentiation in the x direction and the y direction. In practice, a step function group of x-direction differentiation is calculated for each y. Conversely, a step function group of y-direction differentiation is calculated for each x. This can be expressed as an expression:
x(y,i),x(x,i)はそれぞれ各yおよび各x毎に決まるステップ関数である。x(y,i),x(x,i)がゼロでない値をとる範囲は、それぞれ[x1i,x2i]、[y1i,y2i]である。この場合、微分後処理後の相関係数は、 x (y, i) and x (x, i) are step functions determined for each y and each x, respectively. The ranges in which x (y, i) and x (x, i) take non-zero values are [x 1i , x 2i ] and [y 1i , y 2i ], respectively. In this case, the correlation coefficient after post-differentiation processing is
となる。 It becomes.
さらに、上記はx、y方向(水平、垂直方向)での処理として示したが、実際には座標変換を行って斜め方向の処理も行うことができることは明らかである。 Furthermore, although the above is shown as processing in the x and y directions (horizontal and vertical directions), it is clear that in actuality coordinate processing can be performed to perform diagonal processing.
次に図3〜図5を用いてステップ関数群の具体的作成方法例を示す。それぞれの図は、ステップ関数群の合成を図解したものである。いずれも、微分されたデータ1(f’)のカーブを、デジタルデータで近似する方法によって実現される。各長方形が、各kixiに対応する。 Next, a specific example of a method for creating a step function group will be described with reference to FIGS. Each figure illustrates the synthesis of a step function group. Both are realized by a method of approximating the curve of differentiated data 1 (f ′) with digital data. Each rectangle corresponds to each k i x i .
図3は、すべてのステップ関数の台(ゼロでない範囲)の大きさが1である。これを式で示すと、各xiに対応するx1i、x2iにおいて、x2i−x1i=1が成り立つ場合である。この場合、データの点の数だけの計算量が必要であり、実際には直接計算するに同等の計算量が必要となる。 In FIG. 3, the size of all step function platforms (non-zero range) is 1. This is represented by an equation in which x 2i −x 1i = 1 holds for x 1i and x 2i corresponding to each x i . In this case, the amount of calculation required is the same as the number of data points, and in reality, an equivalent amount of calculation is required for direct calculation.
図4は、kiを小さい値として重ね合わせてf’を構成したものである。具体的には、f’がある値を超えたxと、同じ値を下回ったxを求めてkixiを構成する。 In FIG. 4, f ′ is configured by superimposing k i as a small value. Specifically, k i x i is constructed by obtaining x that f ′ exceeds a certain value and x that is less than the same value.
図5は、大きなkiを順に得る方法である。予め定めた大きなkiに対しkixiを構成し、その後、不足する部分に対してはじめより小さなkiを設定して同じ処理を繰り返していく。この図では、kiの次のステップでは、値を半分にして図解している。 Figure 5 is a turn give way a large k i. K i x i is configured for a predetermined large k i , and then a smaller k i is set for the deficient portion at the beginning and the same processing is repeated. In this figure, in the next step of k i , the value is illustrated in half.
これを式で示すと、まずf’の最大値の半分を超える値K0を設定する。f’(x)−K0がプラスになる領域を選びxiを設定する。この場合、xiは複数得られるが、そのすべてにおいてki=K0となる。この場合、元々正の値をとっていたf’(x)においては、 When this is expressed by an equation, first, a value K 0 exceeding half of the maximum value of f ′ is set. f 'is (x) -K 0 to set the x i select the area to become a plus. In this case, a plurality of x i are obtained, and k i = K 0 in all of them. In this case, in f ′ (x) originally taking a positive value,
となる。(ここでの総和はki=K0の範囲である。)次にこの結果に対して、K1=K0/2として同様の処理を行う。また、f’(x)が負の値に対しても正負を判定して同様の処理を行うことで、ステップ関数群を生成できる。 It becomes. (The sum here is in the range of k i = K 0. ) Next, similar processing is performed on this result with K 1 = K 0/2 . In addition, a step function group can be generated by determining whether f ′ (x) is a negative value and performing the same processing.
その他にも、ステップ関数群を用いて関数を近似する方法は様々な方法が考えられる。当然、画像のような2次元データであっても、図3〜図5の方法を適用できる。 In addition, there are various methods for approximating a function using a step function group. Naturally, the method of FIGS. 3 to 5 can be applied even to two-dimensional data such as an image.
相関係数計算部(2−11)は、もし内積の計算前に値が正規化されていれば必要のないプロセスである。データを予め微分処理し、正規化に必要な係数を計算して正規化しておけば良い。その処理を式で示すと、 The correlation coefficient calculation unit (2-11) is an unnecessary process if the value is normalized before calculating the inner product. What is necessary is just to normalize the data by differentiating the data in advance and calculating the coefficients necessary for normalization. The process is shown by an expression:
となる。 It becomes.
なお、上記の構成は、相関係数を類似度とする実施形態例であったが、相関係数以外でよく用いられる差分2乗和という指標(この場合は小さいほど良い)に対しても、簡単な式の変形から本発明を適用できることは明確である。その式は、(a−b)2=a2+b2−2(a−b)2であり、つまり The above configuration is an embodiment in which the correlation coefficient is a similarity, but also for an index (in this case, the smaller the better) that is often used other than the correlation coefficient, It is clear that the present invention can be applied from simple formula variations. The equation is (a−b) 2 = a 2 + b 2 −2 (ab) 2 , that is
では、右辺の2乗和は定数であり、右辺の最後の項に本発明を適用することで、 Then, the sum of squares on the right side is a constant, and by applying the present invention to the last term on the right side,
の計算も同様に計算できる。 Can be calculated in the same way.
尚、前記入力される画像データ(1−1,1−5,2−1,2−5)、ステップ関数群(1−4,2−4)は、メモリに格納して利用することができる。 The input image data (1-1, 1-5, 2-1, 2-5) and the step function group (1-4, 2-4) can be stored in a memory and used. .
また本発明では、前記類似度計算方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを構築するものである。 In the present invention, a program for causing a computer to execute the similarity calculation method is constructed.
また前記プログラムを記録した記録媒体を、システム、又は装置に供給し、そのシステム又は装置のCPU(MPU)が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することも可能である。この場合記録媒体から読み出されたプログラム自体が上記実施形態の機能を実現することになり、このプログラムを記録した記録媒体としては、例えば、CD−ROM,DVD−ROM,CD−R,CD−RW,MO及びHDD等がある。 It is also possible to supply a recording medium recording the program to a system or apparatus, and the CPU (MPU) of the system or apparatus reads and executes the program stored in the recording medium. In this case, the program itself read from the recording medium realizes the functions of the above-described embodiment, and examples of the recording medium on which the program is recorded include CD-ROM, DVD-ROM, CD-R, CD- There are RW, MO, and HDD.
1−1,2−1…データ1、1−2,2−2…微分処理部1、1−3…ステップ関数群生成部、1−4,2−4…ステップ関数群、1−5,2−5…データ2、1−6,2−6…内積計算処理部、1−7,2−7…内積値、2−8…第1正規化係数計算処理部(正規化係数計算処理1)、2−9…微分処理部(微分処理部2)、2−10…第2正規化係数計算処理部(正規化係数計算処理2)、2−11…相関係数計算部、2−12…微分相関係数。
1-1, 2-1 ... data 1, 1-2, 2-2 ... differentiation processing unit 1, 1-3 ... step function group generation unit, 1-4, 2-4 ... step function group, 1-5 2-5 ... data 2, 1-6, 2-6 ... inner product calculation processing unit, 1-7, 2-7 ... inner product value, 2-8 ... first normalization coefficient calculation processing unit (normalization coefficient calculation processing 1 ), 2-9 ... differentiation processing unit (differentiation processing unit 2), 2-10 ... second normalization coefficient calculation processing unit (normalization coefficient calculation processing 2), 2-11 ... correlation coefficient calculation unit, 2-12 ... differential correlation coefficient.
Claims (4)
第1の連続するデジタルデータを微分処理する微分処理手段と、
上記微分処理手段から得られた結果をステップ関数の合計の形に分解したステップ関数群を蓄積するステップ関数群生成手段と、
上記ステップ関数と第2の連続するデジタルデータを利用して、上記第1の連続するデジタルデータの微分値と上記第2の連続するデジタルデータの微分値との乗算値の積分を内積値として計算する内積計算処理手段とを有することを特徴とする類似度計算装置。 A similarity calculator for calculating the similarity of digital data that can be considered differentiable,
Differential processing means for differential processing the first continuous digital data ;
Step function group generation means for accumulating a step function group obtained by decomposing the result obtained from the differential processing means into a total of step functions;
Using the step function and the second continuous digital data , the integral of the product of the differential value of the first continuous digital data and the differential value of the second continuous digital data is calculated as an inner product value. A similarity calculation device comprising: an inner product calculation processing means.
第1の連続するデジタルデータを微分処理する第1の微分処理手段と、
上記微分処理手段から得られた結果をステップ関数の合計の形に分解したステップ関数群を蓄積するステップ関数群生成手段と、
上記ステップ関数と第2の連続するデジタルデータを利用して上記第1の連続するデジタルデータの微分値と上記第2の連続するデジタルデータの微分値との乗算値の積分を内積値として計算する内積計算処理手段と、
上記第2の連続するデジタルデータを微分処理する第2の微分処理手段と、
デジタルデータの微分値の2乗の積分を正規化係数として、上記第1の連続するデジタルデータおよび上記第2の連続するデジタルデータの、それぞれのデータの微分処理後の正規化係数を計算する正規化係数計算処理手段と、
上記内積値と、上記第1の連続するデジタルデータおよび上記第2の連続するデジタルデータの、それぞれのデータの微分処理後の正規化係数から相関係数を計算する相関係数計算手段とを有することを特徴とする類似度計算装置。 A similarity calculator for calculating the similarity of digital data that can be considered differentiable,
First differential processing means for differentially processing the first continuous digital data ;
Step function group generation means for accumulating a step function group obtained by decomposing the result obtained from the differential processing means into a total of step functions;
Using the step function and the second continuous digital data , an integral of a product of a differential value of the first continuous digital data and a differential value of the second continuous digital data is calculated as an inner product value . Inner product calculation means;
Second differential processing means for differential processing the second continuous digital data ;
Normal that calculates a normalization coefficient after differential processing of each of the first continuous digital data and the second continuous digital data, using the square integral of the differential value of the digital data as a normalization coefficient Conversion factor calculation processing means,
Correlation coefficient calculation means for calculating a correlation coefficient from the normalized coefficient after differential processing of each of the inner product value and the first continuous digital data and the second continuous digital data. The similarity calculation apparatus characterized by the above.
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