JP2000182047A - テンプレ―トとデ―タの探索領域との一致部分を位置特定するための方法、ステップサイズを決定するための方法およびデバイス、ならびにデ―タの探索領域内のデ―タの第１のテンプレ―トの位置を推定するための装置 - Google Patents
テンプレ―トとデ―タの探索領域との一致部分を位置特定するための方法、ステップサイズを決定するための方法およびデバイス、ならびにデ―タの探索領域内のデ―タの第１のテンプレ―トの位置を推定するための装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 テンプレートを探索領域のウィンドウと比較
するため使用される相関自己予測探索（ＣＡＰＳ）方法
を提供する。 【解決手段】 探索領域（４０）内の探索用段階サイズ
決定のためテンプレート（３８）が分析される。第１
に、テンプレートをデータ点でパディングして拡大し、
パディングされたテンプレートと元のテンプレート（３
８）とを相互相関計算し、複数の軸に沿った有効な段階
サイズを識別する。水平軸（４４）、垂直軸（４６）お
よび場合により第３の軸の各々の段階サイズが導出され
る。次に、テンプレートと選択されたウィンドウとを相
関計算し相関係数を導出することで、段階サイズに基づ
いて選択された探索領域（４０）のウィンドウ（４２）
が高速探索でテストされる。相関係数が所与の値を超え
ると、一致部分の可能性があるものとして、さらに精密
な比較段階へ進む。
するため使用される相関自己予測探索（ＣＡＰＳ）方法
を提供する。 【解決手段】 探索領域（４０）内の探索用段階サイズ
決定のためテンプレート（３８）が分析される。第１
に、テンプレートをデータ点でパディングして拡大し、
パディングされたテンプレートと元のテンプレート（３
８）とを相互相関計算し、複数の軸に沿った有効な段階
サイズを識別する。水平軸（４４）、垂直軸（４６）お
よび場合により第３の軸の各々の段階サイズが導出され
る。次に、テンプレートと選択されたウィンドウとを相
関計算し相関係数を導出することで、段階サイズに基づ
いて選択された探索領域（４０）のウィンドウ（４２）
が高速探索でテストされる。相関係数が所与の値を超え
ると、一致部分の可能性があるものとして、さらに精密
な比較段階へ進む。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は、データドメイン内でのテン
プレートマッチングに関し、特にデータドメイン内の所
与のデータテンプレートを位置特定するための方法に関
する。
プレートマッチングに関し、特にデータドメイン内の所
与のデータテンプレートを位置特定するための方法に関
する。
【０００２】イメージ探索に関しては、テンプレートマ
ッチングとは、サブイメージと同じ、またはより典型的
にはサブイメージよりも大きなサイズのイメージ内での
サブイメージの位置を特定する処理のことである。サブ
イメージをテンプレートと呼び、サブイメージよりも大
きなイメージを探索領域と呼ぶ。テンプレートマッチン
グ処理は、探索領域上をテンプレートをシフトさせるこ
と、および、テンプレートが載っている探索領域のウィ
ンドウとテンプレートとの間の類似度を計算することに
関わる。他のステップは、テンプレートと探索領域のウ
ィンドウとの間に良好な類似度測度がある単一のまたは
１組の一致部分の位置を決定することを含む。
ッチングとは、サブイメージと同じ、またはより典型的
にはサブイメージよりも大きなサイズのイメージ内での
サブイメージの位置を特定する処理のことである。サブ
イメージをテンプレートと呼び、サブイメージよりも大
きなイメージを探索領域と呼ぶ。テンプレートマッチン
グ処理は、探索領域上をテンプレートをシフトさせるこ
と、および、テンプレートが載っている探索領域のウィ
ンドウとテンプレートとの間の類似度を計算することに
関わる。他のステップは、テンプレートと探索領域のウ
ィンドウとの間に良好な類似度測度がある単一のまたは
１組の一致部分の位置を決定することを含む。
【０００３】テンプレートマッチングおよびイメージ位
置合わせにおける類似度測定のための一般的な技術は、
相互相関（関係）計算である。テンプレートと探索領域
の各ウィンドウとの間で相関測度が決定され、最大の相
関値を有するテンプレートの位置が見つけられる。２次
元探索領域については、一般に、探索領域内のテンプレ
ートのすべての並行移動に関して、相関関数が計算され
る。一般的アプローチは、空間フィルタ関数を使用して
ウィンドウ領域とテンプレートとが空間的にたたみ込ま
れる統計的相関測定である。このアプローチは計算時間
の点で極めて費用がかかるため、より一般的な計算機実
現としては差の絶対値の和が使用される。
置合わせにおける類似度測定のための一般的な技術は、
相互相関（関係）計算である。テンプレートと探索領域
の各ウィンドウとの間で相関測度が決定され、最大の相
関値を有するテンプレートの位置が見つけられる。２次
元探索領域については、一般に、探索領域内のテンプレ
ートのすべての並行移動に関して、相関関数が計算され
る。一般的アプローチは、空間フィルタ関数を使用して
ウィンドウ領域とテンプレートとが空間的にたたみ込ま
れる統計的相関測定である。このアプローチは計算時間
の点で極めて費用がかかるため、より一般的な計算機実
現としては差の絶対値の和が使用される。
【０００４】ローゼンフェルド（Rosenfeld）他が、
「粗−精テンプレートマッチング（Coarse-Fine Templa
te Matching）」（『システム、人およびサイバネティ
ックスに関するＩＥＥＥ紀要（IEEE Transactions on S
ystems, Man and Cybernetics）』、１９７７年２月、
１０４頁〜１０７頁）で説明しているアプローチでは、
第１の粗評価段階において「解像度が低められた」テン
プレートが使用される。テンプレートは、サイズの等し
い（たとえばブロック当り「ｍ」画素の）ブロックに分
割される。各ブロックの平均値が計算される。探索領域
の各画素についても、解像度が低められたテンプレート
と同じサイズ（たとえばｍ画素）の近傍にわたって平均
値が計算される。そして、探索領域の各画素について、
各テンプレートブロックの平均値とピクチャの近傍の平
均値との差の絶対値の平均が計算される。もし探索領域
のいずれかの画素についての差の絶対値の平均が選択さ
れた値よりも低ければ、一致の可能性のある部分が識別
されたことになる。次に、ここまでの粗評価ステップで
の差の絶対値の平均がしきい値を下回った各画素点のま
わりの探索領域のウィンドウと完全な解像度のテンプレ
ートとが比較される。この精評価ステップで、実際に良
好な相関が存在するかが識別される。
「粗−精テンプレートマッチング（Coarse-Fine Templa
te Matching）」（『システム、人およびサイバネティ
ックスに関するＩＥＥＥ紀要（IEEE Transactions on S
ystems, Man and Cybernetics）』、１９７７年２月、
１０４頁〜１０７頁）で説明しているアプローチでは、
第１の粗評価段階において「解像度が低められた」テン
プレートが使用される。テンプレートは、サイズの等し
い（たとえばブロック当り「ｍ」画素の）ブロックに分
割される。各ブロックの平均値が計算される。探索領域
の各画素についても、解像度が低められたテンプレート
と同じサイズ（たとえばｍ画素）の近傍にわたって平均
値が計算される。そして、探索領域の各画素について、
各テンプレートブロックの平均値とピクチャの近傍の平
均値との差の絶対値の平均が計算される。もし探索領域
のいずれかの画素についての差の絶対値の平均が選択さ
れた値よりも低ければ、一致の可能性のある部分が識別
されたことになる。次に、ここまでの粗評価ステップで
の差の絶対値の平均がしきい値を下回った各画素点のま
わりの探索領域のウィンドウと完全な解像度のテンプレ
ートとが比較される。この精評価ステップで、実際に良
好な相関が存在するかが識別される。
【０００５】ゴシュタスビー（Goshtasby）他は、「テ
ンプレートマッチングのための二段階相関アプローチ
（A Two-Stage Correlation Approach to Template Mat
ching）」、『パターン分析および機械知能に関するＩ
ＥＥＥ紀要（IEEE Transactionon Pattern Analysis an
d Machine Intelligence）』（Vol. PAMI-6、No.３、１
９８４年５月）で、第１段階での評価のための精密なし
きい値の必要性を述べている。著者らは、サブテンプレ
ートサイズおよび誤って捨てられる確率に基づいてしき
い値を導出するための方法を説明する。
ンプレートマッチングのための二段階相関アプローチ
（A Two-Stage Correlation Approach to Template Mat
ching）」、『パターン分析および機械知能に関するＩ
ＥＥＥ紀要（IEEE Transactionon Pattern Analysis an
d Machine Intelligence）』（Vol. PAMI-6、No.３、１
９８４年５月）で、第１段階での評価のための精密なし
きい値の必要性を述べている。著者らは、サブテンプレ
ートサイズおよび誤って捨てられる確率に基づいてしき
い値を導出するための方法を説明する。
【０００６】粗−精または２段階方策では、イメージと
一致するよう、テンプレートをサブサンプリングする。
テンプレートをサブサンプリングするタスクは瑣末なタ
スクではなく、かなりの処理コストを使う。加えて、誤
検出があると処理時間が無駄になったりまたは非効率的
に使用されたりする。したがって、テンプレートマッチ
ングのより効率的な方法が必要である。
一致するよう、テンプレートをサブサンプリングする。
テンプレートをサブサンプリングするタスクは瑣末なタ
スクではなく、かなりの処理コストを使う。加えて、誤
検出があると処理時間が無駄になったりまたは非効率的
に使用されたりする。したがって、テンプレートマッチ
ングのより効率的な方法が必要である。
【０００７】デジタル・ビデオおよびマルチメディア通
信のための動き評価の分野では、３段階相関アプローチ
が使用される。第１のステップにおいて、探索ステップ
サイズ４が使用される。一旦最大値点が見つかると、ス
テップサイズは２に減じられその前に決定された点の近
傍を評価し、次の探索点を選択する。第３のステップで
は最良の一致部分を見つけるため近傍の点すべてが探索
される。このアプローチは、探索処理を高速化するが、
また、一致誤りまたは最適ではない一致の確率も高い。
また、複数の一致点が生じた場合に対処するのが困難で
ある。したがって、テンプレートと探索領域のウィンド
ウとの相関計算をするためのより信頼性の高い高速探索
法が必要である。
信のための動き評価の分野では、３段階相関アプローチ
が使用される。第１のステップにおいて、探索ステップ
サイズ４が使用される。一旦最大値点が見つかると、ス
テップサイズは２に減じられその前に決定された点の近
傍を評価し、次の探索点を選択する。第３のステップで
は最良の一致部分を見つけるため近傍の点すべてが探索
される。このアプローチは、探索処理を高速化するが、
また、一致誤りまたは最適ではない一致の確率も高い。
また、複数の一致点が生じた場合に対処するのが困難で
ある。したがって、テンプレートと探索領域のウィンド
ウとの相関計算をするためのより信頼性の高い高速探索
法が必要である。
【０００８】
【発明の概要】この発明により、テンプレートと探索領
域のウィンドウとを比較するため、相関自己予測探索
（ＣＡＰＳ）方法が使用される。テンプレートが、元と
なるウィンドウに対して最大の相関係数を有する位置
が、そのテンプレートについての一致部分として選択さ
れる。次に、極大基準または他の基準が使用されて、探
索領域内の１つまたは２つ以上の一致点が選択される。
この発明者の着想による相関自己予測探索の原理は、
（１）探索ステップサイズを決定するためテンプレート
自体から統計的情報を抽出すること、および（２）この
抽出された情報に基づいて高速探索を行なうことであ
る。探索は、テンプレートと探索領域のさまざまなウィ
ンドウとの相関計算によって行なわれる。２−Ｄ ＣＡ
ＰＳ探索については２つの次元（２−Ｄ）に沿ってウィ
ンドウが選択される。３−Ｄ ＣＡＰＳ探索については
３つの次元（３−Ｄ）に沿ってウィンドウが選択され
る。３次元相関自己予測探索（３−Ｄ ＣＡＰＳ）方法
が使用され、２次元テンプレートと探索領域のさまざま
な２次元ウィンドウとが比較される。２次元相関自己予
測探索および３次元自己予測探索の局面が開示される。
域のウィンドウとを比較するため、相関自己予測探索
（ＣＡＰＳ）方法が使用される。テンプレートが、元と
なるウィンドウに対して最大の相関係数を有する位置
が、そのテンプレートについての一致部分として選択さ
れる。次に、極大基準または他の基準が使用されて、探
索領域内の１つまたは２つ以上の一致点が選択される。
この発明者の着想による相関自己予測探索の原理は、
（１）探索ステップサイズを決定するためテンプレート
自体から統計的情報を抽出すること、および（２）この
抽出された情報に基づいて高速探索を行なうことであ
る。探索は、テンプレートと探索領域のさまざまなウィ
ンドウとの相関計算によって行なわれる。２−Ｄ ＣＡ
ＰＳ探索については２つの次元（２−Ｄ）に沿ってウィ
ンドウが選択される。３−Ｄ ＣＡＰＳ探索については
３つの次元（３−Ｄ）に沿ってウィンドウが選択され
る。３次元相関自己予測探索（３−Ｄ ＣＡＰＳ）方法
が使用され、２次元テンプレートと探索領域のさまざま
な２次元ウィンドウとが比較される。２次元相関自己予
測探索および３次元自己予測探索の局面が開示される。
【０００９】２次元探索領域に関しては、ウィンドウを
選択するための次元のうち２つは、探索領域の２つの次
元である。第３の次元は、探索領域およびテンプレート
または探索領域の付加的スライスを操作したものの中で
の探索に対応する。一実施例では、テンプレートは探索
領域に対して回転させられる。このような実施例では、
第３の次元は回転である。他実施例では、テンプレート
は探索領域に対して拡大／縮小される（たとえばズーム
インまたはズームアウトされる）。このような実施例で
は、第３の次元は倍率である。他実施例では、テンプレ
ートおよび探索領域は各々の解像度を変えるようサブサ
ンプリングされる。このような実施例では第３の次元は
サブサンプリング係数（すなわち解像度）である。これ
らの例は各々、テンプレートに対しての探索領域の操作
に対応し、これらの操作の結果探索領域の付加的なスラ
イスができ、このスライス内において探索領域の内容が
操作される（たとえば回転される、拡大／縮小される、
またはサブサンプリングされる）。他実施例では、第３
の次元は、時間、周波数または空間である。たとえば、
探索領域の対象についてフレームが順番に経時的に入手
される。他の例では、探索領域の対象について異なった
周波数でさらにサンプリングされる。さらに他の例で
は、対象は３つの空間次元において入手され、その結果
３次元探索領域となる。
選択するための次元のうち２つは、探索領域の２つの次
元である。第３の次元は、探索領域およびテンプレート
または探索領域の付加的スライスを操作したものの中で
の探索に対応する。一実施例では、テンプレートは探索
領域に対して回転させられる。このような実施例では、
第３の次元は回転である。他実施例では、テンプレート
は探索領域に対して拡大／縮小される（たとえばズーム
インまたはズームアウトされる）。このような実施例で
は、第３の次元は倍率である。他実施例では、テンプレ
ートおよび探索領域は各々の解像度を変えるようサブサ
ンプリングされる。このような実施例では第３の次元は
サブサンプリング係数（すなわち解像度）である。これ
らの例は各々、テンプレートに対しての探索領域の操作
に対応し、これらの操作の結果探索領域の付加的なスラ
イスができ、このスライス内において探索領域の内容が
操作される（たとえば回転される、拡大／縮小される、
またはサブサンプリングされる）。他実施例では、第３
の次元は、時間、周波数または空間である。たとえば、
探索領域の対象についてフレームが順番に経時的に入手
される。他の例では、探索領域の対象について異なった
周波数でさらにサンプリングされる。さらに他の例で
は、対象は３つの空間次元において入手され、その結果
３次元探索領域となる。
【００１０】ステップサイズは、２−Ｄ ＣＡＰＳにつ
いては２つの次元に沿って、３−ＤＣＡＰＳについては
３つの次元に沿って導出される。この発明の他局面によ
ると、一旦ステップサイズが導出されると、導出された
ステップサイズを使用してテンプレートと探索領域との
間で高速探索が行なわれる。ステップサイズによって、
探索領域に対して（または探索領域の操作されたものま
たはスライスに対して）どのウィンドウをテストするか
が決定される。テストは、選択されたウィンドウとテン
プレートとの相関係数の計算を含む。特定の値を上回る
相関係数を有する相関関係については、よりよい一致部
分が見つかるか否かを調べるため、選択されたウィンド
ウの近傍で局所的により徹底的なフル探索が行なわれ
る。
いては２つの次元に沿って、３−ＤＣＡＰＳについては
３つの次元に沿って導出される。この発明の他局面によ
ると、一旦ステップサイズが導出されると、導出された
ステップサイズを使用してテンプレートと探索領域との
間で高速探索が行なわれる。ステップサイズによって、
探索領域に対して（または探索領域の操作されたものま
たはスライスに対して）どのウィンドウをテストするか
が決定される。テストは、選択されたウィンドウとテン
プレートとの相関係数の計算を含む。特定の値を上回る
相関係数を有する相関関係については、よりよい一致部
分が見つかるか否かを調べるため、選択されたウィンド
ウの近傍で局所的により徹底的なフル探索が行なわれ
る。
【００１１】２−Ｄ ＣＡＰＳステップサイズ この発明の一局面によると、第１の分析ステップの間
に、テンプレートに対して自己相関計算が行なわれ所望
の統計が発生される。自己相関を使用するため、元のテ
ンプレートに付加的な画素がパディングされ、テンプレ
ートサイズが大きくされる。探索領域が周期的であると
仮定される一アプローチにおいては、循環パディングが
使用される。このようなアプローチでは、パディングさ
れたテンプレートは元のテンプレートのコピーのアレイ
である。これによってテンプレートサイズが探索領域
（イメージ）サイズに拡大される。
に、テンプレートに対して自己相関計算が行なわれ所望
の統計が発生される。自己相関を使用するため、元のテ
ンプレートに付加的な画素がパディングされ、テンプレ
ートサイズが大きくされる。探索領域が周期的であると
仮定される一アプローチにおいては、循環パディングが
使用される。このようなアプローチでは、パディングさ
れたテンプレートは元のテンプレートのコピーのアレイ
である。これによってテンプレートサイズが探索領域
（イメージ）サイズに拡大される。
【００１２】他のアプローチでは、画素が元のテンプレ
ートのまわりに付け加えられテンプレートのサイズが探
索領域（イメージ）のサイズに拡大される線形パディン
グが使用される。この発明の局面により、元のテンプレ
ートの平均画素値がパディング定数（すなわち付け加え
る画素についての画素値）として使用される。代替的
に、値ゼロまたは他の固定値をパディングされる画素に
ついてのパディング定数として使用し得る。
ートのまわりに付け加えられテンプレートのサイズが探
索領域（イメージ）のサイズに拡大される線形パディン
グが使用される。この発明の局面により、元のテンプレ
ートの平均画素値がパディング定数（すなわち付け加え
る画素についての画素値）として使用される。代替的
に、値ゼロまたは他の固定値をパディングされる画素に
ついてのパディング定数として使用し得る。
【００１３】パディングされたテンプレートが作られた
後、パディングされたテンプレートと元のテンプレート
との間で相互相関計算が行なわれる。パディングされた
テンプレートの中央の領域は元のテンプレートによって
形成されているため、自己相関が最も高い。これは、パ
ディングされたテンプレートの元のテンプレートに対す
る自己相関のグラフにおけるピークに対応する。ピーク
の幅は、パディングされたテンプレートの水平方向に沿
っても、また、パディングされたテンプレートの垂直方
向に沿っても測定され得る。最高ピークの高さは１．０
である。水平幅は、最大ピークの各側部の自己相関値
０．５となる位置の間の水平軸に沿っての距離とされ
る。同様に、垂直幅は、最大ピークの各側部の自己相関
値０．５となる位置の間の垂直軸に沿っての距離とされ
る。このような値０．５をここでは切断値と呼ぶ。切断
値は別の値でもあり得る。
後、パディングされたテンプレートと元のテンプレート
との間で相互相関計算が行なわれる。パディングされた
テンプレートの中央の領域は元のテンプレートによって
形成されているため、自己相関が最も高い。これは、パ
ディングされたテンプレートの元のテンプレートに対す
る自己相関のグラフにおけるピークに対応する。ピーク
の幅は、パディングされたテンプレートの水平方向に沿
っても、また、パディングされたテンプレートの垂直方
向に沿っても測定され得る。最高ピークの高さは１．０
である。水平幅は、最大ピークの各側部の自己相関値
０．５となる位置の間の水平軸に沿っての距離とされ
る。同様に、垂直幅は、最大ピークの各側部の自己相関
値０．５となる位置の間の垂直軸に沿っての距離とされ
る。このような値０．５をここでは切断値と呼ぶ。切断
値は別の値でもあり得る。
【００１４】この発明の他局面により、パディングされ
たテンプレートと元のテンプレートとの間の自己相関
は、パディングされたテンプレートのすべての点につい
ては計算されない。パディングされたテンプレートの中
央では、元のテンプレートがパディングされたテンプレ
ートのこのような中央には位置づけられているため、相
関値は１．０であることがわかっている。次に、水平軸
および垂直軸の両方に沿って、パディングされたテンプ
レートの中央を中心として相関値が導出される。相関値
が、この軸に沿っての移動の間に導出されていくと、相
関値が切断値よりも小さくなる点がでてくる。水平軸に
沿っては、中央から両方の方向において切断値に達す
る。相関値が切断値より小さくなったこのような２つの
位置の間の水平距離が水平幅である。このような軸に沿
ってさらに相関値を導出する必要はない。垂直軸に沿っ
ても、中央から両方の方向において切断値に達する。相
関値が切断値より小さくなったこれらの２つの位置の間
の垂直距離が垂直幅である。このような垂直軸に沿って
さらに相関値を導出する必要はない。したがって、相関
係数が導出されるのは、中央から軸に沿って遠ざかるス
テップにおいてのみであり、切断値に達するステップに
至るまでの間である。
たテンプレートと元のテンプレートとの間の自己相関
は、パディングされたテンプレートのすべての点につい
ては計算されない。パディングされたテンプレートの中
央では、元のテンプレートがパディングされたテンプレ
ートのこのような中央には位置づけられているため、相
関値は１．０であることがわかっている。次に、水平軸
および垂直軸の両方に沿って、パディングされたテンプ
レートの中央を中心として相関値が導出される。相関値
が、この軸に沿っての移動の間に導出されていくと、相
関値が切断値よりも小さくなる点がでてくる。水平軸に
沿っては、中央から両方の方向において切断値に達す
る。相関値が切断値より小さくなったこのような２つの
位置の間の水平距離が水平幅である。このような軸に沿
ってさらに相関値を導出する必要はない。垂直軸に沿っ
ても、中央から両方の方向において切断値に達する。相
関値が切断値より小さくなったこれらの２つの位置の間
の垂直距離が垂直幅である。このような垂直軸に沿って
さらに相関値を導出する必要はない。したがって、相関
係数が導出されるのは、中央から軸に沿って遠ざかるス
テップにおいてのみであり、切断値に達するステップに
至るまでの間である。
【００１５】次に、水平ステップサイズおよび垂直ステ
ップサイズはそれぞれ、水平幅および垂直幅から導出さ
れる。一実施例では、水平ステップサイズは水平幅の
０．５倍である。同様に、垂直ステップサイズは垂直幅
の０．５倍である。これらのステップサイズが、２−Ｄ
相関自己予測探索（ＣＡＰＳ）ステップサイズである。
ップサイズはそれぞれ、水平幅および垂直幅から導出さ
れる。一実施例では、水平ステップサイズは水平幅の
０．５倍である。同様に、垂直ステップサイズは垂直幅
の０．５倍である。これらのステップサイズが、２−Ｄ
相関自己予測探索（ＣＡＰＳ）ステップサイズである。
【００１６】３−Ｄ ＣＡＰＳステップサイズ テストされるウィンドウを選択するために探索領域の２
つの線形次元に沿って移動するために、水平ステップサ
イズおよび垂直ステップサイズが使用される。この発明
の他の局面によると、３次元分析も行なわれる。３次元
分析においては、２次元探索領域（２次元イメージな
ど）がさまざまに回転されて、拡大／縮小されてまたは
解像度を変えて分析される。いわば、２次元探索領域
は、第３の軸に沿っての探索領域のスライスが、（１）
元の探索領域の回転されたコピー、（２）元の探索領域
の拡大／縮小されたサイズのコピーまたは（３）元の探
索領域の解像度が変えられたコピーのいずれか１つに対
応する、３次元探索領域となる。さらに他の実施例で
は、探索領域は３次元探索領域（たとえば３次元イメー
ジ）である。これらの３次元分析のいずれにおいても、
第３のＣＡＰＳステップサイズが導出される（たとえば
回転ステップサイズ、拡大／縮小ステップサイズ、解像
度ステップサイズまたはｚ軸ステップサイズ）。
つの線形次元に沿って移動するために、水平ステップサ
イズおよび垂直ステップサイズが使用される。この発明
の他の局面によると、３次元分析も行なわれる。３次元
分析においては、２次元探索領域（２次元イメージな
ど）がさまざまに回転されて、拡大／縮小されてまたは
解像度を変えて分析される。いわば、２次元探索領域
は、第３の軸に沿っての探索領域のスライスが、（１）
元の探索領域の回転されたコピー、（２）元の探索領域
の拡大／縮小されたサイズのコピーまたは（３）元の探
索領域の解像度が変えられたコピーのいずれか１つに対
応する、３次元探索領域となる。さらに他の実施例で
は、探索領域は３次元探索領域（たとえば３次元イメー
ジ）である。これらの３次元分析のいずれにおいても、
第３のＣＡＰＳステップサイズが導出される（たとえば
回転ステップサイズ、拡大／縮小ステップサイズ、解像
度ステップサイズまたはｚ軸ステップサイズ）。
【００１７】この発明の他局面によると、回転次元に対
するステップサイズは、（パディングされたテンプレー
トの中央、ｘ＝０およびｙ＝０軸に沿って）元のテンプ
レートに対してのパディングされたテンプレートの回転
をさまざまなものにして、パディングされたテンプレー
トと元のテンプレートとの相関係数を計算することで導
出される。元のテンプレートがパディングされたテンプ
レートの中央を形成するので、回転がゼロのときは、相
関係数は１であることがわかる。元のテンプレートは中
央に関して正の角方向および負の角方向の両方に回転さ
れる。所与の角方向に沿っての回転の各増分について、
相関係数が計算される。いくつかの点において、相関係
数は切断値（たとえば０．５）となろう。切断値に達す
るまでの正の回転方向に沿っての回転角と、切断値に達
するまでの負の回転方向に沿っての回転角との間にまた
がる角回転が回転幅である。一例においては、この回転
幅の２分の１がＣＡＰＳ回転ステップサイズである。
するステップサイズは、（パディングされたテンプレー
トの中央、ｘ＝０およびｙ＝０軸に沿って）元のテンプ
レートに対してのパディングされたテンプレートの回転
をさまざまなものにして、パディングされたテンプレー
トと元のテンプレートとの相関係数を計算することで導
出される。元のテンプレートがパディングされたテンプ
レートの中央を形成するので、回転がゼロのときは、相
関係数は１であることがわかる。元のテンプレートは中
央に関して正の角方向および負の角方向の両方に回転さ
れる。所与の角方向に沿っての回転の各増分について、
相関係数が計算される。いくつかの点において、相関係
数は切断値（たとえば０．５）となろう。切断値に達す
るまでの正の回転方向に沿っての回転角と、切断値に達
するまでの負の回転方向に沿っての回転角との間にまた
がる角回転が回転幅である。一例においては、この回転
幅の２分の１がＣＡＰＳ回転ステップサイズである。
【００１８】この発明の他局面によると、拡大／縮小次
元についてのステップサイズは、パディングされたテン
プレートに対しての元のテンプレートの拡大／縮小率を
変えてパディングされたテンプレートと元のテンプレー
トとの相関係数を計算することで導出される。元のテン
プレートは小さなサイズから大きなサイズへと相対的に
拡大／縮小される。拡大／縮小の範囲は、相対的に拡大
／縮小されたテンプレートがパディングされたテンプレ
ートよりも大きくならないよう限定される。拡大／縮小
されたテンプレートとパディングされたテンプレートと
の間で、倍率を増加させかつ減少させていくつかの倍率
において相関係数が計算される。テンプレートの縮尺を
減じていくとき、所与の倍率において切断値（たとえば
０．５）に対応する相関係数に達する。同様に、テンプ
レートの縮尺を増していくとき、所与の倍率において切
断値（たとえば０．５）に対応する相関係数に達する。
拡大／縮小幅は、切断値をとる相関係数の間の拡大／縮
小軸に沿っての距離に対応する。拡大／縮小軸に沿って
の増加方向での距離と減少方向での距離とは異なってい
るかもしれないので、好ましくは２つの距離のうち小さ
い方を拡大／縮小ステップサイズとする。代替的実施例
では、拡大／縮小ステップサイズは拡大／縮小幅を２で
割ったものである。
元についてのステップサイズは、パディングされたテン
プレートに対しての元のテンプレートの拡大／縮小率を
変えてパディングされたテンプレートと元のテンプレー
トとの相関係数を計算することで導出される。元のテン
プレートは小さなサイズから大きなサイズへと相対的に
拡大／縮小される。拡大／縮小の範囲は、相対的に拡大
／縮小されたテンプレートがパディングされたテンプレ
ートよりも大きくならないよう限定される。拡大／縮小
されたテンプレートとパディングされたテンプレートと
の間で、倍率を増加させかつ減少させていくつかの倍率
において相関係数が計算される。テンプレートの縮尺を
減じていくとき、所与の倍率において切断値（たとえば
０．５）に対応する相関係数に達する。同様に、テンプ
レートの縮尺を増していくとき、所与の倍率において切
断値（たとえば０．５）に対応する相関係数に達する。
拡大／縮小幅は、切断値をとる相関係数の間の拡大／縮
小軸に沿っての距離に対応する。拡大／縮小軸に沿って
の増加方向での距離と減少方向での距離とは異なってい
るかもしれないので、好ましくは２つの距離のうち小さ
い方を拡大／縮小ステップサイズとする。代替的実施例
では、拡大／縮小ステップサイズは拡大／縮小幅を２で
割ったものである。
【００１９】この発明の他局面によると、サブサンプリ
ング解像度次元についてのステップサイズは、パディン
グされたテンプレートとさまざまな解像度に変えられた
元のテンプレートのコピーとについて、パディングされ
たテンプレートと元のテンプレートとの相関係数を計算
することで導出される。元のテンプレートは特定の解像
度でサンプリングされる。パディングされたテンプレー
トは同じ解像度でサンプリングされる。サンプリング解
像度の元のテンプレートとパディングされたテンプレー
トとの間で相関係数が計算される。これがいくつかの解
像度について繰返される。さらに、各解像度において、
複数の相関係数が導出される。これは、サブサンプリン
グのときにはｎ×ｎ個のデータ点を表わすため１つのデ
ータ点が使用されるからである。相関値は、ｎ×ｎ個の
データ点のいずれを使用するか（またはどの点の補間を
使用するか）に依存して異なり得る。分析においては最
小相関値が考慮される。最小相関係数を解像度に対して
プロットすると、最小相関値は元の解像度ではパディン
グされたテンプレートの中央において最大である。プロ
ットの解像度の軸に沿って移動していくと、最小相関係
数はある解像度サンプリング係数において切断値まで減
少する。このような解像度が解像度ステップサイズであ
る。
ング解像度次元についてのステップサイズは、パディン
グされたテンプレートとさまざまな解像度に変えられた
元のテンプレートのコピーとについて、パディングされ
たテンプレートと元のテンプレートとの相関係数を計算
することで導出される。元のテンプレートは特定の解像
度でサンプリングされる。パディングされたテンプレー
トは同じ解像度でサンプリングされる。サンプリング解
像度の元のテンプレートとパディングされたテンプレー
トとの間で相関係数が計算される。これがいくつかの解
像度について繰返される。さらに、各解像度において、
複数の相関係数が導出される。これは、サブサンプリン
グのときにはｎ×ｎ個のデータ点を表わすため１つのデ
ータ点が使用されるからである。相関値は、ｎ×ｎ個の
データ点のいずれを使用するか（またはどの点の補間を
使用するか）に依存して異なり得る。分析においては最
小相関値が考慮される。最小相関係数を解像度に対して
プロットすると、最小相関値は元の解像度ではパディン
グされたテンプレートの中央において最大である。プロ
ットの解像度の軸に沿って移動していくと、最小相関係
数はある解像度サンプリング係数において切断値まで減
少する。このような解像度が解像度ステップサイズであ
る。
【００２０】２−Ｄテンプレートマッチング 一旦２−Ｄ ＣＡＰＳステップサイズが導出されると、
導出されたステップサイズを使用してテンプレートと探
索領域との間で高速探索が行なわれる。特定の値を上回
る相関係数を有する相関については、高速探索の結果、
選択された値を上回る相関係数となった各領域におい
て、局所的にフル探索が行なわれる。
導出されたステップサイズを使用してテンプレートと探
索領域との間で高速探索が行なわれる。特定の値を上回
る相関係数を有する相関については、高速探索の結果、
選択された値を上回る相関係数となった各領域におい
て、局所的にフル探索が行なわれる。
【００２１】この発明の他局面によると、元のテンプレ
ートと探索領域との間での１組の相関計算として高速探
索が行なわれる。特に、相関計算は、テンプレートと探
索領域内のウィンドウ領域との間で行なわれる。相関計
算の組は、ステップサイズに基づいてウィンドウ領域を
選択することで選択される。たとえば、１つのウィンド
ウは探索領域の中央である。そして対応する水平幅また
は垂直幅を使用して軸に沿って正のステップまたは負の
ステップがとられ、他のウィンドウについての相関値が
導出される。特定の値を上回る相関係数となった相関は
いずれも、局所一致点とみなされる。
ートと探索領域との間での１組の相関計算として高速探
索が行なわれる。特に、相関計算は、テンプレートと探
索領域内のウィンドウ領域との間で行なわれる。相関計
算の組は、ステップサイズに基づいてウィンドウ領域を
選択することで選択される。たとえば、１つのウィンド
ウは探索領域の中央である。そして対応する水平幅また
は垂直幅を使用して軸に沿って正のステップまたは負の
ステップがとられ、他のウィンドウについての相関値が
導出される。特定の値を上回る相関係数となった相関は
いずれも、局所一致点とみなされる。
【００２２】この発明の他局面によると、高速探索の間
に局所一致部分を識別するため使用される特定の値は、
切断値×しきい値である。切断値は、テンプレートから
統計を導出するため上述の第１の分析ステップの間に使
用された切断値と同一である。しきい値は、イメージ特
性に基づいて割当てられる。典型的なしきい値は０．８
と０．９との間である。
に局所一致部分を識別するため使用される特定の値は、
切断値×しきい値である。切断値は、テンプレートから
統計を導出するため上述の第１の分析ステップの間に使
用された切断値と同一である。しきい値は、イメージ特
性に基づいて割当てられる。典型的なしきい値は０．８
と０．９との間である。
【００２３】テンプレートとある位置との間の相関係数
が特定の値（たとえば切断値×しきい値）を上回るか否
かに基づいて、１つまたは２つ以上の位置が局所一致点
として識別される。
が特定の値（たとえば切断値×しきい値）を上回るか否
かに基づいて、１つまたは２つ以上の位置が局所一致点
として識別される。
【００２４】この発明の他局面によると、次に、局所一
致部分であるすべての位置の近傍でフル探索が行なわれ
る。このような近傍でのフル探索は、水平軸および垂直
軸の各々における次のステップと前のステップとにおけ
るウィンドウと局所一致位置ウィンドウとの間にあるす
べての可能性のある探索領域ウィンドウと、テンプレー
トとの相関計算を行なうことを含む。たとえば、もし水
平ステップサイズが３画素であり垂直ステップサイズが
４画素であれば、相関計算は、水平軸に沿ってはウィン
ドウ±１画素および±２画素で行なわれ、垂直軸に沿っ
ては±１画素、±２画素および±３画素で行なわれる。
さらに、領域内の、軸から、ステップサイズによって決
まる量だけずれたウィンドウについて相関計算が行なわ
れる。したがって、この例では、局所一致部分の近傍で
のフル探索は、テンプレートと探索領域との間での３４
個の相関計算を含む。局所一致位置と、近傍のフル探索
の間にテストされるしきい値を上回る位置とのすべてが
テンプレート一致部分と見なされる。いくつかの実施例
では、最大の相関値を有する位置のみが一致部分と見な
される。他実施例では、複数の一致部分があってもよ
い。したがって、最高の一致点またはしきい値を上回る
すべての一致点が結果的に一致点として選択される。
致部分であるすべての位置の近傍でフル探索が行なわれ
る。このような近傍でのフル探索は、水平軸および垂直
軸の各々における次のステップと前のステップとにおけ
るウィンドウと局所一致位置ウィンドウとの間にあるす
べての可能性のある探索領域ウィンドウと、テンプレー
トとの相関計算を行なうことを含む。たとえば、もし水
平ステップサイズが３画素であり垂直ステップサイズが
４画素であれば、相関計算は、水平軸に沿ってはウィン
ドウ±１画素および±２画素で行なわれ、垂直軸に沿っ
ては±１画素、±２画素および±３画素で行なわれる。
さらに、領域内の、軸から、ステップサイズによって決
まる量だけずれたウィンドウについて相関計算が行なわ
れる。したがって、この例では、局所一致部分の近傍で
のフル探索は、テンプレートと探索領域との間での３４
個の相関計算を含む。局所一致位置と、近傍のフル探索
の間にテストされるしきい値を上回る位置とのすべてが
テンプレート一致部分と見なされる。いくつかの実施例
では、最大の相関値を有する位置のみが一致部分と見な
される。他実施例では、複数の一致部分があってもよ
い。したがって、最高の一致点またはしきい値を上回る
すべての一致点が結果的に一致点として選択される。
【００２５】３−Ｄテンプレートマッチング 一旦３−Ｄ ＣＡＰＳステップサイズが導出されると、
高速探索が行なわれる。この発明の他局面によると、ウ
ィンドウを選択するための３つのＣＡＰＳステップサイ
ズと特定の相関値とを使用して、元のテンプレートと探
索領域（イメージ）との一致部分が識別される。高速探
索の間に局所一致部分を識別するため使用される特定の
値は、切断値×しきい値である。切断値は、テンプレー
トから統計を導出するため上述のように第１の分析ステ
ップの間に使用される切断値と同一である。しきい値
は、探索領域／イメージ特性に基づいて割当てられる。
典型的なしきい値は０．８と０．９との間である。
高速探索が行なわれる。この発明の他局面によると、ウ
ィンドウを選択するための３つのＣＡＰＳステップサイ
ズと特定の相関値とを使用して、元のテンプレートと探
索領域（イメージ）との一致部分が識別される。高速探
索の間に局所一致部分を識別するため使用される特定の
値は、切断値×しきい値である。切断値は、テンプレー
トから統計を導出するため上述のように第１の分析ステ
ップの間に使用される切断値と同一である。しきい値
は、探索領域／イメージ特性に基づいて割当てられる。
典型的なしきい値は０．８と０．９との間である。
【００２６】探索の第３の次元のため、探索領域は複数
のスライス（実質的にデータ点の３次元セット）を含む
よう操作されるかまたはリサンプリングされる。各スラ
イスは、第３の次元内の探索領域に対応する（たとえ
ば、回転、拡大／縮小、サブサンプリングされたコピ
ー）。可能性のあるスライスの数は、回転角についての
解像度、倍率またはサブサンプリング係数に依存する。
第３の軸のステップサイズ（たとえば回転、倍率、サブ
サンプリング係数）を使用して、これらの可能性のある
スライスのサブセットが高速探索中に考慮される。たと
えば、第３の軸のステップサイズが４であると、３００
個の可能性のあるスライスのうち、高速探索中には７５
個のスライスのサブセットが考慮される。
のスライス（実質的にデータ点の３次元セット）を含む
よう操作されるかまたはリサンプリングされる。各スラ
イスは、第３の次元内の探索領域に対応する（たとえ
ば、回転、拡大／縮小、サブサンプリングされたコピ
ー）。可能性のあるスライスの数は、回転角についての
解像度、倍率またはサブサンプリング係数に依存する。
第３の軸のステップサイズ（たとえば回転、倍率、サブ
サンプリング係数）を使用して、これらの可能性のある
スライスのサブセットが高速探索中に考慮される。たと
えば、第３の軸のステップサイズが４であると、３００
個の可能性のあるスライスのうち、高速探索中には７５
個のスライスのサブセットが考慮される。
【００２７】スライスのサブセット中の各スライスにお
いて、水平ステップサイズおよび垂直ステップサイズを
使用してウィンドウを選択することで相関係数が導出さ
れる。相関係数が少なくとも切断値×しきい値に等しい
場合は、その位置は次の評価段階のため使用される。こ
れらの位置はここでは候補位置と呼ばれ、この位置がそ
こから識別されるスライスはホームスライスと呼ばれ
る。
いて、水平ステップサイズおよび垂直ステップサイズを
使用してウィンドウを選択することで相関係数が導出さ
れる。相関係数が少なくとも切断値×しきい値に等しい
場合は、その位置は次の評価段階のため使用される。こ
れらの位置はここでは候補位置と呼ばれ、この位置がそ
こから識別されるスライスはホームスライスと呼ばれ
る。
【００２８】次の段階において、高速探索段階において
識別された候補位置が、スライスの全セット中探索領域
の近傍のスライスに写影される。第２段階において処理
されたいずれの所与の候補位置についても、近傍のスラ
イスはホームスライスから第３の次元のステップサイズ
よりも少しだけ離れたスライス領域を含む。探索領域の
可能性のある回転が３００個存在する実現例を考える。
つまり、セット全体で３００個のスライスがある。例と
して第３の次元のステップサイズが高速探索段階の間４
であると仮定すると、第１のスライスのサブセット中に
は７５個のスライスがある。第２段階中、所与の候補位
置が、スライスのセット全体の中で、そのホームスライ
スから各方向の、近傍の３つのスライス上へと写影され
る。（４番目のスライスはスライスのサブセット中次の
スライスであったであろうことに留意されたい。）これ
らの複数（たとえば６つ）の近傍のスライス内のこれら
の点について相関係数が計算される。もし、係数が、こ
れらの複数の近傍のスライスのいずれかについてしきい
値の２分の１よりも大きければ、このようなスライスに
ついての位置がやはり候補位置となり、このようなスラ
イスはそのホームスライスである。
識別された候補位置が、スライスの全セット中探索領域
の近傍のスライスに写影される。第２段階において処理
されたいずれの所与の候補位置についても、近傍のスラ
イスはホームスライスから第３の次元のステップサイズ
よりも少しだけ離れたスライス領域を含む。探索領域の
可能性のある回転が３００個存在する実現例を考える。
つまり、セット全体で３００個のスライスがある。例と
して第３の次元のステップサイズが高速探索段階の間４
であると仮定すると、第１のスライスのサブセット中に
は７５個のスライスがある。第２段階中、所与の候補位
置が、スライスのセット全体の中で、そのホームスライ
スから各方向の、近傍の３つのスライス上へと写影され
る。（４番目のスライスはスライスのサブセット中次の
スライスであったであろうことに留意されたい。）これ
らの複数（たとえば６つ）の近傍のスライス内のこれら
の点について相関係数が計算される。もし、係数が、こ
れらの複数の近傍のスライスのいずれかについてしきい
値の２分の１よりも大きければ、このようなスライスに
ついての位置がやはり候補位置となり、このようなスラ
イスはそのホームスライスである。
【００２９】最終段階、局所フル探索において、候補位
置のホームスライス上の各候補位置の近傍の位置につい
て相関係数が導出される。候補位置の近傍は、候補位置
から水平および垂直ステップサイズ未満だけ離れたホー
ムスライス上のウィンドウを含む。たとえば、もし水平
ステップサイズが２であり垂直ステップサイズが２であ
れば、候補位置の近傍には８つの位置（ウィンドウ）が
ある（たとえば、候補位置に対してウィンドウの座標の
ずれは（−１，０）、（１，０）、（０，１）、（０，
−１）、（−１，１）、（１，−１）、（−１，−１）
および（１，１）である）。しきい値を満たす係数が一
致点である。一致点は、テンプレートと一致する探索領
域のウィンドウを識別する。
置のホームスライス上の各候補位置の近傍の位置につい
て相関係数が導出される。候補位置の近傍は、候補位置
から水平および垂直ステップサイズ未満だけ離れたホー
ムスライス上のウィンドウを含む。たとえば、もし水平
ステップサイズが２であり垂直ステップサイズが２であ
れば、候補位置の近傍には８つの位置（ウィンドウ）が
ある（たとえば、候補位置に対してウィンドウの座標の
ずれは（−１，０）、（１，０）、（０，１）、（０，
−１）、（−１，１）、（１，−１）、（−１，−１）
および（１，１）である）。しきい値を満たす係数が一
致点である。一致点は、テンプレートと一致する探索領
域のウィンドウを識別する。
【００３０】この発明の一利点はこれまでの相関探索法
よりもより迅速にかつより高い信頼性をもってテンプレ
ート一致部分が発見される点である。特に、この探索法
は、ローパスフィルタリングまたはガウス雑音により変
えられるテンプレートのコピーから探索領域を形成する
ことで実験的に立証されるように、テンプレートのオフ
セットおよび雑音により強い。この発明のこれらのおよ
び他の局面ならびに利点は、添付の図面を参照し以下の
詳細な説明を参照するとよりよく理解されるであろう。
よりもより迅速にかつより高い信頼性をもってテンプレ
ート一致部分が発見される点である。特に、この探索法
は、ローパスフィルタリングまたはガウス雑音により変
えられるテンプレートのコピーから探索領域を形成する
ことで実験的に立証されるように、テンプレートのオフ
セットおよび雑音により強い。この発明のこれらのおよ
び他の局面ならびに利点は、添付の図面を参照し以下の
詳細な説明を参照するとよりよく理解されるであろう。
【００３１】
【詳細な説明】例示的ホストコンピュータシステム この発明の機能は、好ましくは、当業では周知のタイプ
のプログラムされたデジタルコンピュータで行なわれ、
その一例を図１に示す。コンピュータシステム１０は、
ディスプレイモニタ１２、キーボード１４、ポインティ
ング／クリッキングデバイス１６、プロセッサ１８、ラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０、ハードディスク
ドライブなどの不揮発性記憶装置２２、通信またはネッ
トワークインターフェイス２４（たとえばモデム、イー
サネットアダプタ）および、携帯可能な記憶媒体２８を
読出す、フロッピィディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭド
ライブ、ジップドライブ、ベルヌーイドライブまたは他
の磁気的、光学的もしくは他の記憶媒体などの携帯可能
な記憶媒体駆動装置２６を有する。これらさまざまな構
成要素は、１つまたは２つ以上のバス３２を通じてイン
ターフェイスし、データおよびコマンドを交換する。コ
ンピュータシステム１０は、キーボード１４、ポインテ
ィング／クリッキングデバイス１６、ネットワークイン
ターフェイス２４または他の入力装置もしくは入力ポー
トを通じての入力により情報を受取る。コンピュータシ
ステム１０は、メインフレームコンピュータ、ミニコン
ピュータまたはマイクロコンピュータなどの、当業界で
は周知のいずれのタイプでもあり得る。
のプログラムされたデジタルコンピュータで行なわれ、
その一例を図１に示す。コンピュータシステム１０は、
ディスプレイモニタ１２、キーボード１４、ポインティ
ング／クリッキングデバイス１６、プロセッサ１８、ラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０、ハードディスク
ドライブなどの不揮発性記憶装置２２、通信またはネッ
トワークインターフェイス２４（たとえばモデム、イー
サネットアダプタ）および、携帯可能な記憶媒体２８を
読出す、フロッピィディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭド
ライブ、ジップドライブ、ベルヌーイドライブまたは他
の磁気的、光学的もしくは他の記憶媒体などの携帯可能
な記憶媒体駆動装置２６を有する。これらさまざまな構
成要素は、１つまたは２つ以上のバス３２を通じてイン
ターフェイスし、データおよびコマンドを交換する。コ
ンピュータシステム１０は、キーボード１４、ポインテ
ィング／クリッキングデバイス１６、ネットワークイン
ターフェイス２４または他の入力装置もしくは入力ポー
トを通じての入力により情報を受取る。コンピュータシ
ステム１０は、メインフレームコンピュータ、ミニコン
ピュータまたはマイクロコンピュータなどの、当業界で
は周知のいずれのタイプでもあり得る。
【００３２】概観 図２を参照し、データの探索領域４０内のデータのテン
プレート３８の位置の探索のため、テンプレートが探索
領域のウィンドウ４２の上に重ね合わせられる。探索領
域４０は、イメージまたは他のデータ点のドメインであ
る。ウィンドウ領域４２は、探索領域のサブ部分であ
る。テンプレート３８はまた、１組のデータ点を含む。
テンプレートのデータ点は、ウィンドウのデータ点と比
較され、データ点が所望の程度まで相関しているかどう
かが決定される。もし所望の程度で相関していれば、テ
ンプレートに対する一致部分が見つかったことになる。
「ｎ」個のデータ点の「ｍ」個の行から形成される探索
領域４０内で、「ｐ」個のデータ点の「ｋ」個の行から
形成されるテンプレートは、（ｍ−ｋ＋１）＊（ｎ−ｐ
＋１）個の可能性のあるウィンドウ４２にわたって軸４
４および４６に沿って並行移動させられ得る。３次元分
析の場合には、テンプレート３８と探索領域４０との間
にはさらに別の方向付けが形成され得る。
プレート３８の位置の探索のため、テンプレートが探索
領域のウィンドウ４２の上に重ね合わせられる。探索領
域４０は、イメージまたは他のデータ点のドメインであ
る。ウィンドウ領域４２は、探索領域のサブ部分であ
る。テンプレート３８はまた、１組のデータ点を含む。
テンプレートのデータ点は、ウィンドウのデータ点と比
較され、データ点が所望の程度まで相関しているかどう
かが決定される。もし所望の程度で相関していれば、テ
ンプレートに対する一致部分が見つかったことになる。
「ｎ」個のデータ点の「ｍ」個の行から形成される探索
領域４０内で、「ｐ」個のデータ点の「ｋ」個の行から
形成されるテンプレートは、（ｍ−ｋ＋１）＊（ｎ−ｐ
＋１）個の可能性のあるウィンドウ４２にわたって軸４
４および４６に沿って並行移動させられ得る。３次元分
析の場合には、テンプレート３８と探索領域４０との間
にはさらに別の方向付けが形成され得る。
【００３３】テンプレート３８と比較されるウィンドウ
４２の数を減じるため、テンプレートから効率的な軸ス
テップサイズが導出される。２次元探索については、第
１の軸４４に沿ってのステップサイズが導出され、第２
の軸４６に沿ってのステップサイズが導出される。３次
元探索については、第３の軸に沿ってのステップサイズ
もまた導出される。探索領域４０の可能性のあるすべて
のウィンドウとテンプレートとを比較するのではなく、
テンプレート３８は、対応する軸ステップサイズだけ軸
に沿って移動させられる。
４２の数を減じるため、テンプレートから効率的な軸ス
テップサイズが導出される。２次元探索については、第
１の軸４４に沿ってのステップサイズが導出され、第２
の軸４６に沿ってのステップサイズが導出される。３次
元探索については、第３の軸に沿ってのステップサイズ
もまた導出される。探索領域４０の可能性のあるすべて
のウィンドウとテンプレートとを比較するのではなく、
テンプレート３８は、対応する軸ステップサイズだけ軸
に沿って移動させられる。
【００３４】一旦所望のステップサイズが導出される
と、ステップサイズの増分ごとに、テンプレート３８が
探索領域４０のさまざまなウィンドウ４２と比較され
る。一実施例では、比較は、テンプレート３８とウィン
ドウ４２との相関関数であり、その結果、相関係数が得
られる。テンプレート３８との相関係数が選択された値
を上回ることがわかったウィンドウ４２はすべて、テン
プレートに対して一致の可能性のある部分である。好ま
しい実施例では、選択される値は切断値×しきい値に等
しい。しきい値は、探索領域のタイプに基づいて選択さ
れる。例示的値は０．８から０．９であるが、１未満で
これよりも大きい値または切断値より大きくこれより小
さい値も使用できる。
と、ステップサイズの増分ごとに、テンプレート３８が
探索領域４０のさまざまなウィンドウ４２と比較され
る。一実施例では、比較は、テンプレート３８とウィン
ドウ４２との相関関数であり、その結果、相関係数が得
られる。テンプレート３８との相関係数が選択された値
を上回ることがわかったウィンドウ４２はすべて、テン
プレートに対して一致の可能性のある部分である。好ま
しい実施例では、選択される値は切断値×しきい値に等
しい。しきい値は、探索領域のタイプに基づいて選択さ
れる。例示的値は０．８から０．９であるが、１未満で
これよりも大きい値または切断値より大きくこれより小
さい値も使用できる。
【００３５】例示的第３の軸は、回転軸、拡大／縮小
軸、サンプリング解像度軸、第３の空間軸、時間軸およ
び周波数軸を含む。いずれの場合も、探索領域は第３の
次元のデータ点の組を含む。回転、拡大／縮小およびサ
ンプリング解像度の実施例では、第３の次元の点は、元
の２次元の探索領域を操作したものである。２−ｄの探
索領域が回転される、拡大／縮小される、または所定の
解像度でサンプリングされる。第３の空間軸、時間軸お
よび周波数軸の実施例については、第３の次元のデータ
点は、探索領域に対応するデータの付加的なフレームに
対応する。一実施例では、ｚ軸に沿った３−ｄイメージ
の付加的な２−ｄ空間スライスが得られる。他の実施例
では、探索領域の付加的な２−ｄスライスがさまざまな
異なった時点で得られる。さらに他の実施例では、探索
領域の付加的な２−ｄスライスがさまざまな異なった周
波数について得られる。
軸、サンプリング解像度軸、第３の空間軸、時間軸およ
び周波数軸を含む。いずれの場合も、探索領域は第３の
次元のデータ点の組を含む。回転、拡大／縮小およびサ
ンプリング解像度の実施例では、第３の次元の点は、元
の２次元の探索領域を操作したものである。２−ｄの探
索領域が回転される、拡大／縮小される、または所定の
解像度でサンプリングされる。第３の空間軸、時間軸お
よび周波数軸の実施例については、第３の次元のデータ
点は、探索領域に対応するデータの付加的なフレームに
対応する。一実施例では、ｚ軸に沿った３−ｄイメージ
の付加的な２−ｄ空間スライスが得られる。他の実施例
では、探索領域の付加的な２−ｄスライスがさまざまな
異なった時点で得られる。さらに他の実施例では、探索
領域の付加的な２−ｄスライスがさまざまな異なった周
波数について得られる。
【００３６】図３を参照し、テンプレート３８は、回転
軸４７に関してさまざまな回転オフセットで探索領域４
０に対し回転させられ得る。この例では、第３の軸はサ
ンプル領域の回転されたスライスに対応する。図４を参
照し、テンプレート３８は、拡大／縮小軸４８に沿って
探索領域４０に対し拡大／縮小され得る。この例では、
第３の軸は探索領域の拡大／縮小に対応する。図５を参
照し、テンプレート３８および探索領域４０は、さまざ
まな異なったサンプリング解像度でサンプリングされ得
る。この例では、第３の軸４９は探索領域のサンプリン
グ解像度に対応する。図６を参照し、探索領域４０は、
第３の線形軸、異なった時点でのサンプリングまたは異
なった周波数でのサンプリングに対応する第３の軸５１
に沿ったデータ点の付加的なフレームを含む。
軸４７に関してさまざまな回転オフセットで探索領域４
０に対し回転させられ得る。この例では、第３の軸はサ
ンプル領域の回転されたスライスに対応する。図４を参
照し、テンプレート３８は、拡大／縮小軸４８に沿って
探索領域４０に対し拡大／縮小され得る。この例では、
第３の軸は探索領域の拡大／縮小に対応する。図５を参
照し、テンプレート３８および探索領域４０は、さまざ
まな異なったサンプリング解像度でサンプリングされ得
る。この例では、第３の軸４９は探索領域のサンプリン
グ解像度に対応する。図６を参照し、探索領域４０は、
第３の線形軸、異なった時点でのサンプリングまたは異
なった周波数でのサンプリングに対応する第３の軸５１
に沿ったデータ点の付加的なフレームを含む。
【００３７】概括すると、３−Ｄ ＣＡＰＳ方法は、少
なくとも２つの軸４４および４６が空間軸であり、第３
の軸５３が（テンプレート３８に対しての）２−Ｄ探索
領域の操作または２−ｄ探索領域４０の対象の付加的な
フレーム（図６を参照）に対応する、３次元のサンプル
空間４０′中でテンプレート３８の一致部分を探索する
ことを含む。
なくとも２つの軸４４および４６が空間軸であり、第３
の軸５３が（テンプレート３８に対しての）２−Ｄ探索
領域の操作または２−ｄ探索領域４０の対象の付加的な
フレーム（図６を参照）に対応する、３次元のサンプル
空間４０′中でテンプレート３８の一致部分を探索する
ことを含む。
【００３８】水平軸および垂直軸についてのステップサ
イズの決定 効率的なステップサイズを決定するため、テンプレート
３８自体が分析される。図７を参照し、第１のステップ
５０で、テンプレート３８は付加的なデータ点でパディ
ングされ、パディングされたテンプレート５２となる。
図８は、循環パディングにより得られるパディングされ
たテンプレート５２′の例を示す。循環パディングにお
いては、テンプレート３８の複数のコピーがテンプレー
トのサイズを大きくするため使用される。図示される実
施例では、元のテンプレート３８の９個のコピーのアレ
イが使用され、パディングされたテンプレート５２′の
中央のウィンドウ５４ｃが元のテンプレート３８であ
る。コピーの数は実施例によって異なり得る。好ましい
実施例では、循環的にパディングされたテンプレート内
には少なくとも９つの完全なテンプレートのコピーがあ
る。
イズの決定 効率的なステップサイズを決定するため、テンプレート
３８自体が分析される。図７を参照し、第１のステップ
５０で、テンプレート３８は付加的なデータ点でパディ
ングされ、パディングされたテンプレート５２となる。
図８は、循環パディングにより得られるパディングされ
たテンプレート５２′の例を示す。循環パディングにお
いては、テンプレート３８の複数のコピーがテンプレー
トのサイズを大きくするため使用される。図示される実
施例では、元のテンプレート３８の９個のコピーのアレ
イが使用され、パディングされたテンプレート５２′の
中央のウィンドウ５４ｃが元のテンプレート３８であ
る。コピーの数は実施例によって異なり得る。好ましい
実施例では、循環的にパディングされたテンプレート内
には少なくとも９つの完全なテンプレートのコピーがあ
る。
【００３９】図９は、線形パディングで得られるパディ
ングされたテンプレート５２"の例を示す。線形パディ
ングにおいては、各々共通の値を有するデータ点が加わ
えられる。この共通の値がパディング定数である。一実
施例では、パディング定数は０または他の固定値であり
得る。好ましい実施例では、パディング定数は、テンプ
レート３８を構成するさまざまなデータ点のデータ値か
ら導出される。たとえば、一実施例では、さまざまな平
均化技術のいずれかを使用して、すべてのテンプレート
３８のデータ点について平均データ値が導出される。こ
の平均値がパディング定数として用いられる。イメージ
データについては、付加されるデータ点は画素であり、
パディング定数は画素の強度および／または色である。
好ましくは、線形パディングにより形成されるパディン
グされたテンプレート５２"の中央ウィンドウ５４ｃ
も、元のテンプレート３８によって形成される。
ングされたテンプレート５２"の例を示す。線形パディ
ングにおいては、各々共通の値を有するデータ点が加わ
えられる。この共通の値がパディング定数である。一実
施例では、パディング定数は０または他の固定値であり
得る。好ましい実施例では、パディング定数は、テンプ
レート３８を構成するさまざまなデータ点のデータ値か
ら導出される。たとえば、一実施例では、さまざまな平
均化技術のいずれかを使用して、すべてのテンプレート
３８のデータ点について平均データ値が導出される。こ
の平均値がパディング定数として用いられる。イメージ
データについては、付加されるデータ点は画素であり、
パディング定数は画素の強度および／または色である。
好ましくは、線形パディングにより形成されるパディン
グされたテンプレート５２"の中央ウィンドウ５４ｃ
も、元のテンプレート３８によって形成される。
【００４０】再び図７を参照し、次のステップ６０にお
いて、テンプレート３８とパディングされたテンプレー
ト５２のさまざまなウィンドウ５４とが相関計算され
る。パディングされたテンプレート５２の中央は元のテ
ンプレート３８と等しいので、テンプレート３８と中央
ウィンドウ５４ｃとの相関値は１．０であることがわか
る。したがって、この相関値は計算の必要がない。これ
は既にわかっている。２次元分析については、元のテン
プレート３８とパディングされたテンプレートのウィン
ドウ５４との相関値が、中央ウィンドウ５４ｃから軸４
４および４６などのいずれかに沿っていずれかの方向に
移動させられたウィンドウについて、導出される。評価
のため、隣接するウィンドウを選択するためのステップ
サイズは１データ点である。たとえば、４０画素×６０
画素のテンプレートおよび１２０画素×１８０画素のパ
ディングされたテンプレートを考える。ステップサイズ
は１画素である。中央ウィンドウ５４ｃから始めて、第
１の軸４４に沿った第１の方向５６には４０個の可能性
のあるウィンドウがあり、同じく軸４４に沿った第２の
方向５８には４０個の可能性のあるウィンドウがある。
ステップ６０において、テンプレートと選択されたウィ
ンドウとの相関計算が行なわれる。選択されるウィンド
ウ５４は、第１の方向５６において第１の軸４４に沿っ
て変わるので、得られる相関係数は１．０よりも小さく
なるであろう。最終的には、相関係数が予め定められた
切断値よりも低くなるウィンドウが存在するであろう。
このような切断値は実施例によって異なり得るが、好ま
しくは、ウィンドウとテンプレートとの間の推定された
一致部分を識別するしきい値よりも小さい。軸４４に沿
った各方向において切断値に達するウィンドウがパディ
ングされたテンプレート内に見つかるであろう。
いて、テンプレート３８とパディングされたテンプレー
ト５２のさまざまなウィンドウ５４とが相関計算され
る。パディングされたテンプレート５２の中央は元のテ
ンプレート３８と等しいので、テンプレート３８と中央
ウィンドウ５４ｃとの相関値は１．０であることがわか
る。したがって、この相関値は計算の必要がない。これ
は既にわかっている。２次元分析については、元のテン
プレート３８とパディングされたテンプレートのウィン
ドウ５４との相関値が、中央ウィンドウ５４ｃから軸４
４および４６などのいずれかに沿っていずれかの方向に
移動させられたウィンドウについて、導出される。評価
のため、隣接するウィンドウを選択するためのステップ
サイズは１データ点である。たとえば、４０画素×６０
画素のテンプレートおよび１２０画素×１８０画素のパ
ディングされたテンプレートを考える。ステップサイズ
は１画素である。中央ウィンドウ５４ｃから始めて、第
１の軸４４に沿った第１の方向５６には４０個の可能性
のあるウィンドウがあり、同じく軸４４に沿った第２の
方向５８には４０個の可能性のあるウィンドウがある。
ステップ６０において、テンプレートと選択されたウィ
ンドウとの相関計算が行なわれる。選択されるウィンド
ウ５４は、第１の方向５６において第１の軸４４に沿っ
て変わるので、得られる相関係数は１．０よりも小さく
なるであろう。最終的には、相関係数が予め定められた
切断値よりも低くなるウィンドウが存在するであろう。
このような切断値は実施例によって異なり得るが、好ま
しくは、ウィンドウとテンプレートとの間の推定された
一致部分を識別するしきい値よりも小さい。軸４４に沿
った各方向において切断値に達するウィンドウがパディ
ングされたテンプレート内に見つかるであろう。
【００４１】図１０を参照し、パディングされたテンプ
レート５２とテンプレート３８との第１の軸４４に沿っ
ての相関のグラフは、中央部分でピークを示し、中央か
ら遠ざかるにつれて値が小さくなっている。予め定めら
れた切断値はライン６２で示される。ライン６２は、少
なくとも２つの点で相関係数と交差している。循環パデ
ィングについては、２つ以上のピークがある可能性があ
る。最大ピークの各側部に最も近いデータ点が、第１の
軸４４に沿った幅を測定するため使用される。
レート５２とテンプレート３８との第１の軸４４に沿っ
ての相関のグラフは、中央部分でピークを示し、中央か
ら遠ざかるにつれて値が小さくなっている。予め定めら
れた切断値はライン６２で示される。ライン６２は、少
なくとも２つの点で相関係数と交差している。循環パデ
ィングについては、２つ以上のピークがある可能性があ
る。最大ピークの各側部に最も近いデータ点が、第１の
軸４４に沿った幅を測定するため使用される。
【００４２】第１の軸４４に沿って可能性のあるウィン
ドウ各々について相関計算を行なうのではなく、中央ウ
ィンドウから各方向５６および５８に向けて遠ざかる方
向において相関係数が切断値と交差する地点のウィンド
ウが識別されるまで、各方向５６および５８において中
央ウィンドウから遠ざかる方向に向けて軸４４に沿って
ウィンドウの相関計算が行なわれる。２次元分析に関し
ては、第１の軸４４に沿って中央ウィンドウ５４ｃから
の各方向において切断点が見出される。データ点のこれ
ら２つのウィンドウの間の距離が、第１の軸に沿っての
幅である。
ドウ各々について相関計算を行なうのではなく、中央ウ
ィンドウから各方向５６および５８に向けて遠ざかる方
向において相関係数が切断値と交差する地点のウィンド
ウが識別されるまで、各方向５６および５８において中
央ウィンドウから遠ざかる方向に向けて軸４４に沿って
ウィンドウの相関計算が行なわれる。２次元分析に関し
ては、第１の軸４４に沿って中央ウィンドウ５４ｃから
の各方向において切断点が見出される。データ点のこれ
ら２つのウィンドウの間の距離が、第１の軸に沿っての
幅である。
【００４３】図７を参照し、ステップ６４において、テ
ンプレート３８との相関値が予め定められた切断値以下
であるウィンドウの間の、第１の軸４４に沿っての幅か
ら、第１の軸のステップサイズが導出される。第１の軸
４４に沿ったステップサイズは、幅の何分の１かであ
る。好ましい実施例では、所与の軸についてのステップ
サイズとして、幅の２分の１が用いられる。他実施例で
は、ステップサイズは幅全体または幅の他の自然数分の
１として取られる。
ンプレート３８との相関値が予め定められた切断値以下
であるウィンドウの間の、第１の軸４４に沿っての幅か
ら、第１の軸のステップサイズが導出される。第１の軸
４４に沿ったステップサイズは、幅の何分の１かであ
る。好ましい実施例では、所与の軸についてのステップ
サイズとして、幅の２分の１が用いられる。他実施例で
は、ステップサイズは幅全体または幅の他の自然数分の
１として取られる。
【００４４】ステップ６６および６８において、方向７
０および７２に向けて第２の軸４６に沿っての相関計算
が繰返され、第２の軸４６に沿っての幅が見出される。
再び図１０を参照し、パディングされたテンプレート５
２とテンプレート３８との間の第２の軸４６に沿っての
相関のグラフは、中央でピークを示し、中央から遠ざか
るにつれて小さな値となっている。予め定められた切断
値はライン６２で示される。ライン６２は少なくとも２
つの点で相関係数と交差する。循環パディングにおいて
は、２つ以上のピークがある可能性がある。最大ピーク
の各側部に最も近いデータ点が、第１の軸４６に沿って
の幅を測定するため使用される。２次元分析について
は、第２の軸４６に沿って中央ウィンドウ５４ｃからの
各方向において切断点が見出される。データ点内のこれ
ら２つのウィンドウの間の距離が、第２の軸に沿っての
幅である。この距離の何分の１かが、対応する軸につい
てのステップサイズ（たとえば第１の軸または水平ステ
ップサイズ、第２の軸または垂直ステップサイズ）とし
て取られる。好ましい実施例では、幅の２分の１がステ
ップサイズとして取られる。他実施例では、ステップサ
イズは幅全体または幅の他の自然数分の１として取られ
る。好ましくは、第２の軸４６に沿ってのステップサイ
ズは、第１の軸４４に沿ってのステップサイズと同様の
態様で導出される。ここではステップサイズを、相関自
己予測探索（ＣＡＰＳ）ステップサイズと呼ぶ。
０および７２に向けて第２の軸４６に沿っての相関計算
が繰返され、第２の軸４６に沿っての幅が見出される。
再び図１０を参照し、パディングされたテンプレート５
２とテンプレート３８との間の第２の軸４６に沿っての
相関のグラフは、中央でピークを示し、中央から遠ざか
るにつれて小さな値となっている。予め定められた切断
値はライン６２で示される。ライン６２は少なくとも２
つの点で相関係数と交差する。循環パディングにおいて
は、２つ以上のピークがある可能性がある。最大ピーク
の各側部に最も近いデータ点が、第１の軸４６に沿って
の幅を測定するため使用される。２次元分析について
は、第２の軸４６に沿って中央ウィンドウ５４ｃからの
各方向において切断点が見出される。データ点内のこれ
ら２つのウィンドウの間の距離が、第２の軸に沿っての
幅である。この距離の何分の１かが、対応する軸につい
てのステップサイズ（たとえば第１の軸または水平ステ
ップサイズ、第２の軸または垂直ステップサイズ）とし
て取られる。好ましい実施例では、幅の２分の１がステ
ップサイズとして取られる。他実施例では、ステップサ
イズは幅全体または幅の他の自然数分の１として取られ
る。好ましくは、第２の軸４６に沿ってのステップサイ
ズは、第１の軸４４に沿ってのステップサイズと同様の
態様で導出される。ここではステップサイズを、相関自
己予測探索（ＣＡＰＳ）ステップサイズと呼ぶ。
【００４５】第３の次元についてのステップサイズの決
定 上述のように、第１の軸（たとえば水平軸）および第２
の軸（たとえば垂直軸）のＣＡＰＳステップサイズによ
り、探索領域４０内でのテンプレート３８のｘ−ｙ並行
移動が可能となる。しかし、いくつかの応用において
は、テンプレートは単にｘ軸およびｙ軸に沿って並行移
動させられるだけではないであろう。テンプレートはま
た、探索領域に対し回転させられるかもしれない。他の
応用では、テンプレートは探索領域とは異なった解像度
のものであるかもしれず、または、探索領域とは異なる
サイズに拡大／縮小されているかもしれない。さらに他
の実施例では、探索領域は３次元イメージであり得、テ
ンプレートもまたｚ軸に沿って並行移動させられ得る。
さらに他の実施例では、探索領域は、イメージまたはオ
ブジェクトの時間サンプルまたは周波数サンプルのシー
ケンスの中の１つであり得、そのため、第３の軸は時間
または周波数に対応し得る。これらの実施例のいずれに
おいても、探索領域の複数のスライスが存在し得、３次
元分析となる。スライスは、回転、拡大／縮小、サンプ
リング解像度、付加される線形次元、または付加される
時間もしくは周波数次元に対応し得る。
定 上述のように、第１の軸（たとえば水平軸）および第２
の軸（たとえば垂直軸）のＣＡＰＳステップサイズによ
り、探索領域４０内でのテンプレート３８のｘ−ｙ並行
移動が可能となる。しかし、いくつかの応用において
は、テンプレートは単にｘ軸およびｙ軸に沿って並行移
動させられるだけではないであろう。テンプレートはま
た、探索領域に対し回転させられるかもしれない。他の
応用では、テンプレートは探索領域とは異なった解像度
のものであるかもしれず、または、探索領域とは異なる
サイズに拡大／縮小されているかもしれない。さらに他
の実施例では、探索領域は３次元イメージであり得、テ
ンプレートもまたｚ軸に沿って並行移動させられ得る。
さらに他の実施例では、探索領域は、イメージまたはオ
ブジェクトの時間サンプルまたは周波数サンプルのシー
ケンスの中の１つであり得、そのため、第３の軸は時間
または周波数に対応し得る。これらの実施例のいずれに
おいても、探索領域の複数のスライスが存在し得、３次
元分析となる。スライスは、回転、拡大／縮小、サンプ
リング解像度、付加される線形次元、または付加される
時間もしくは周波数次元に対応し得る。
【００４６】回転ステップサイズの決定 第３の次元が回転である、３次元テンプレートマッチン
グにおいては、回転ＣＡＰＳステップサイズが決定され
る。回転ステップサイズは、回転幅から導出される。回
転幅を導出するため、（たとえばパディングされたテン
プレートの中央として選択される）ｘ＝０およびｙ＝０
軸に沿って、元のテンプレート３８とパディングされた
テンプレート５２（たとえば図８または図９の５２′ま
たは５２"）との間の相関係数が計算される。したがっ
て、元のテンプレートがパディングされたテンプレート
の中央を形成するので、回転が０に等しいときは相関係
数が１であることがわかる。次に、図１１に示すように
パディングされたテンプレート５２の中心に関して（た
とえば回転軸４７に関して）正の角方向７８および負の
角方向８０の両方に元のテンプレートが回転させられ
る。所与の角方向に沿っての回転の各増分について、相
関係数が計算される。いずれかの時点で、相関係数は予
め定められた切断値となるであろう（図１０を参照）。
切断値に対応するウィンドウに達した正の回転方向に沿
っての回転角と、切断値に対応するウィンドウに達した
負の回転方向に沿っての回転角との間の角回転が回転幅
である。このような幅はデータ点で表わされる。この距
離の何分の１かが回転軸ステップサイズとして取られ
る。好ましい実施例では、回転幅の２分の１が回転軸ス
テップサイズとして取られる。他実施例では、回転ステ
ップサイズは、回転幅全体または回転幅の他の自然数分
の１として取られる。
グにおいては、回転ＣＡＰＳステップサイズが決定され
る。回転ステップサイズは、回転幅から導出される。回
転幅を導出するため、（たとえばパディングされたテン
プレートの中央として選択される）ｘ＝０およびｙ＝０
軸に沿って、元のテンプレート３８とパディングされた
テンプレート５２（たとえば図８または図９の５２′ま
たは５２"）との間の相関係数が計算される。したがっ
て、元のテンプレートがパディングされたテンプレート
の中央を形成するので、回転が０に等しいときは相関係
数が１であることがわかる。次に、図１１に示すように
パディングされたテンプレート５２の中心に関して（た
とえば回転軸４７に関して）正の角方向７８および負の
角方向８０の両方に元のテンプレートが回転させられ
る。所与の角方向に沿っての回転の各増分について、相
関係数が計算される。いずれかの時点で、相関係数は予
め定められた切断値となるであろう（図１０を参照）。
切断値に対応するウィンドウに達した正の回転方向に沿
っての回転角と、切断値に対応するウィンドウに達した
負の回転方向に沿っての回転角との間の角回転が回転幅
である。このような幅はデータ点で表わされる。この距
離の何分の１かが回転軸ステップサイズとして取られ
る。好ましい実施例では、回転幅の２分の１が回転軸ス
テップサイズとして取られる。他実施例では、回転ステ
ップサイズは、回転幅全体または回転幅の他の自然数分
の１として取られる。
【００４７】拡大／縮小ステップサイズの決定 第３の次元が拡大／縮小である３次元テンプレートマッ
チングにおいては、拡大／縮小ＣＡＰＳステップサイズ
が決定される。拡大／縮小ステップサイズは、拡大／縮
小幅から導出される。複数の倍率の各々について、その
倍率により再び拡大／縮小されたテンプレート３８とパ
ディングされたテンプレート（５２′または５２"）と
の間の相関係数が計算される。好ましくは、（たとえば
パディングされたテンプレートの中央として選択され
る）ｘ＝０、ｙ＝０ウィンドウで拡大／縮小軸（ｚ＝倍
率）に沿って各々の相関計算が行なわれる。その結果、
元のテンプレートがパディングされたテンプレートの中
心を形成するので、元の倍率１．０では相関係数は１．
０であることがわかる。倍率は１より小さくも１より大
きくもなり得る。１未満の倍率においては、テンプレー
トのサイズが減じられる。１より大きい倍率の場合は、
テンプレートサイズは拡大される。一実施例では、テン
プレート３８の再拡大／縮小のため双一次補間が使用さ
れる。
チングにおいては、拡大／縮小ＣＡＰＳステップサイズ
が決定される。拡大／縮小ステップサイズは、拡大／縮
小幅から導出される。複数の倍率の各々について、その
倍率により再び拡大／縮小されたテンプレート３８とパ
ディングされたテンプレート（５２′または５２"）と
の間の相関係数が計算される。好ましくは、（たとえば
パディングされたテンプレートの中央として選択され
る）ｘ＝０、ｙ＝０ウィンドウで拡大／縮小軸（ｚ＝倍
率）に沿って各々の相関計算が行なわれる。その結果、
元のテンプレートがパディングされたテンプレートの中
心を形成するので、元の倍率１．０では相関係数は１．
０であることがわかる。倍率は１より小さくも１より大
きくもなり得る。１未満の倍率においては、テンプレー
トのサイズが減じられる。１より大きい倍率の場合は、
テンプレートサイズは拡大される。一実施例では、テン
プレート３８の再拡大／縮小のため双一次補間が使用さ
れる。
【００４８】倍率＝１の点に関して拡大／縮小軸に沿っ
て相関値にある程度の対称性をもたらすため、以下の関
係に基づいて変数ａについて相関値が分析される。
て相関値にある程度の対称性をもたらすため、以下の関
係に基づいて変数ａについて相関値が分析される。
【００４９】ｓ＝（１＋｜ａ｜）sign(a) ただしｓは倍率である。
【００５０】この結果、ｓ＝１およびａ＝０で相関係数
は１となる。ｓが１よりも小さい場合ａは負である。ｓ
が１よりも大きい場合ａは正である。図１２は、相関係
数対ａのグラフを示す。倍率ｓが１よりも小さくなるよ
う変えられるに伴い（すなわち負のａになるに伴い）、
相関係数も１よりも小さい方向に減じられていく。同様
に、倍率ｓが１よりも大きい値に変わるに伴い（すなわ
ち正のａとなるに伴い）、相関値も１よりも小さくなっ
ていく。各方向において、相関係数が切断値（たとえば
０．５）となる倍率およびａ値があるであろう。これら
の点を図１２ではａ１およびａ２と表示する。ａ１とａ
２との間の距離が拡大／縮小幅である。一実施例では、
ａを単位としたステップサイズは拡大／縮小幅の２分の
１である。倍率ｓとａとの関係を使用して、倍率を単位
としたステップサイズが導出される。しかし、倍率の２
つの範囲（倍率が１よりも小さい範囲と倍率が１よりも
大きい範囲）が対称ではないことが観察された。確実に
正確な探索を行なうため、ａ１およびａ２のうち小さい
方の距離が拡大／縮小ステップサイズを決定するため使
用される。たとえば、ａ１が−０．３２でありａ２が
０．２７である実施例においては、０．２７が使用され
る。具体的には、０．２７が倍率１．２７に変換され、
拡大／縮小ステップサイズとして使用される。したがっ
て、テンプレートは倍率１．２７で拡大されるかまたは
倍率１．２７-1（すなわち１／１．２７＝０．７９）で
縮小される。
は１となる。ｓが１よりも小さい場合ａは負である。ｓ
が１よりも大きい場合ａは正である。図１２は、相関係
数対ａのグラフを示す。倍率ｓが１よりも小さくなるよ
う変えられるに伴い（すなわち負のａになるに伴い）、
相関係数も１よりも小さい方向に減じられていく。同様
に、倍率ｓが１よりも大きい値に変わるに伴い（すなわ
ち正のａとなるに伴い）、相関値も１よりも小さくなっ
ていく。各方向において、相関係数が切断値（たとえば
０．５）となる倍率およびａ値があるであろう。これら
の点を図１２ではａ１およびａ２と表示する。ａ１とａ
２との間の距離が拡大／縮小幅である。一実施例では、
ａを単位としたステップサイズは拡大／縮小幅の２分の
１である。倍率ｓとａとの関係を使用して、倍率を単位
としたステップサイズが導出される。しかし、倍率の２
つの範囲（倍率が１よりも小さい範囲と倍率が１よりも
大きい範囲）が対称ではないことが観察された。確実に
正確な探索を行なうため、ａ１およびａ２のうち小さい
方の距離が拡大／縮小ステップサイズを決定するため使
用される。たとえば、ａ１が−０．３２でありａ２が
０．２７である実施例においては、０．２７が使用され
る。具体的には、０．２７が倍率１．２７に変換され、
拡大／縮小ステップサイズとして使用される。したがっ
て、テンプレートは倍率１．２７で拡大されるかまたは
倍率１．２７-1（すなわち１／１．２７＝０．７９）で
縮小される。
【００５１】サブサンプリング係数（解像度）ステップ
サイズの決定 第３の次元が解像度を決定するサブサンプリング係数で
ある、３次元テンプレートマッチングの場合には、サン
プリング解像度ＣＡＰＳステップサイズが決定される。
サンプリング解像度ステップサイズは、相関係数をサン
プリング解像度に対してプロットしたときに識別される
サブサンプリング係数幅から導出される。さまざまな解
像度（たとえばサブサンプリング係数）の各々において
パディングされたテンプレート（５２′または５２"）
とテンプレート３８との間の相関係数が計算される。各
計算において、テンプレート３８およびパディングされ
たテンプレート５２の両方が所与の解像度においてサン
プリングされる。好ましくは、各相関計算は、（たとえ
ばパディングされたテンプレートの中央として選択され
る）ｘ＝０、ｙ＝０ウィンドウで行なわれる。結果とし
て、元のテンプレートがパディングされたテンプレート
の中央を形成するため、元の解像度では相関係数が１．
０であることがわかる。
サイズの決定 第３の次元が解像度を決定するサブサンプリング係数で
ある、３次元テンプレートマッチングの場合には、サン
プリング解像度ＣＡＰＳステップサイズが決定される。
サンプリング解像度ステップサイズは、相関係数をサン
プリング解像度に対してプロットしたときに識別される
サブサンプリング係数幅から導出される。さまざまな解
像度（たとえばサブサンプリング係数）の各々において
パディングされたテンプレート（５２′または５２"）
とテンプレート３８との間の相関係数が計算される。各
計算において、テンプレート３８およびパディングされ
たテンプレート５２の両方が所与の解像度においてサン
プリングされる。好ましくは、各相関計算は、（たとえ
ばパディングされたテンプレートの中央として選択され
る）ｘ＝０、ｙ＝０ウィンドウで行なわれる。結果とし
て、元のテンプレートがパディングされたテンプレート
の中央を形成するため、元の解像度では相関係数が１．
０であることがわかる。
【００５２】サブサンプリング係数ｎについて考える。
各サブサンプリング係数において、テンプレートが、係
数ｎでサブサンプリングされ、サブテンプレートが形成
される。また、パディングされたテンプレートも同じ係
数ｎでサブサンプリングされ、パディングされたサブテ
ンプレートが形成される。複数のサブサンプリング係数
（たとえば解像度）の各々についてｘ＝０、ｙ＝０の位
置でサブサンプリングされたテンプレートとサブサンプ
リングされたパディングされたテンプレートとの間で相
関計算が行なわれる。パディングされたテンプレートの
中央は元のテンプレートなので、サブサンプリングされ
たテンプレートおよびパディングされたテンプレートの
ｘ＝０、ｙ＝０位置は相関値が１．０となるであろうこ
とが予測される。しかし、テンプレートおよびパディン
グされたテンプレートのサブサンプリングにおいては、
２Ｄサブサンプリングを行なう異なった方法がｎ2個あ
る（すなわち、１つのサンプル点で（ｎ×ｎ）の元のイ
メージ領域を表わし、ｎ2−１個のサンプル点は廃棄さ
れる）。最悪の状況であっても、確実に正確なテンプレ
ートマッチングを行なうため、ｎ2個の異なった方法か
ら得られる相関係数のうちの最小値が使用される。した
がって、ｘ＝０、ｙ＝０位置で得られる相関係数は１よ
りも小さくなるであろう。
各サブサンプリング係数において、テンプレートが、係
数ｎでサブサンプリングされ、サブテンプレートが形成
される。また、パディングされたテンプレートも同じ係
数ｎでサブサンプリングされ、パディングされたサブテ
ンプレートが形成される。複数のサブサンプリング係数
（たとえば解像度）の各々についてｘ＝０、ｙ＝０の位
置でサブサンプリングされたテンプレートとサブサンプ
リングされたパディングされたテンプレートとの間で相
関計算が行なわれる。パディングされたテンプレートの
中央は元のテンプレートなので、サブサンプリングされ
たテンプレートおよびパディングされたテンプレートの
ｘ＝０、ｙ＝０位置は相関値が１．０となるであろうこ
とが予測される。しかし、テンプレートおよびパディン
グされたテンプレートのサブサンプリングにおいては、
２Ｄサブサンプリングを行なう異なった方法がｎ2個あ
る（すなわち、１つのサンプル点で（ｎ×ｎ）の元のイ
メージ領域を表わし、ｎ2−１個のサンプル点は廃棄さ
れる）。最悪の状況であっても、確実に正確なテンプレ
ートマッチングを行なうため、ｎ2個の異なった方法か
ら得られる相関係数のうちの最小値が使用される。した
がって、ｘ＝０、ｙ＝０位置で得られる相関係数は１よ
りも小さくなるであろう。
【００５３】図１３を参照し、サブサンプリング係数に
対応して相関係数がプロットされる。上述のように、相
関係数は、所与のサブサンプリング係数についての可能
なサブサンプリング方法のうちで最小の相関値である。
階層レベルという点では、第１のレベル０はｎ＝１のサ
ブサンプリング係数に対応する。次のレベルはｎ＝２に
対応する。次のレベルはｎ＝４に、そして次がｎ＝８に
対応し、ｎ＝２(level )の比率で以下同様である。レベ
ルは図１３に示される。好ましい実施例では、解像度ス
テップサイズは、階層レベルの１つに対応する係数ｎと
して選択される。信頼性のある階層レベルが切断値から
決定される。図１３に示す切断値０．５の場合には、階
層的マッチングは第３のレベルｎ＝８に進み得る。した
がって、この例では、解像度ステップサイズはサブサン
プリング比８である。解像度ステップサイズを導出する
ためには、すべてのｎの値について相関係数を計算する
必要はないことに留意されたい。これらは、階層レベル
ｎ＝１、２、４、８、１６、…に対応するサブサンプリ
ング係数について計算される。
対応して相関係数がプロットされる。上述のように、相
関係数は、所与のサブサンプリング係数についての可能
なサブサンプリング方法のうちで最小の相関値である。
階層レベルという点では、第１のレベル０はｎ＝１のサ
ブサンプリング係数に対応する。次のレベルはｎ＝２に
対応する。次のレベルはｎ＝４に、そして次がｎ＝８に
対応し、ｎ＝２(level )の比率で以下同様である。レベ
ルは図１３に示される。好ましい実施例では、解像度ス
テップサイズは、階層レベルの１つに対応する係数ｎと
して選択される。信頼性のある階層レベルが切断値から
決定される。図１３に示す切断値０．５の場合には、階
層的マッチングは第３のレベルｎ＝８に進み得る。した
がって、この例では、解像度ステップサイズはサブサン
プリング比８である。解像度ステップサイズを導出する
ためには、すべてのｎの値について相関係数を計算する
必要はないことに留意されたい。これらは、階層レベル
ｎ＝１、２、４、８、１６、…に対応するサブサンプリ
ング係数について計算される。
【００５４】回転分析を伴うテンプレートマッチング 回転分析を伴う３次元テンプレートマッチングについて
は、回転ステップサイズは上述のように導出される。さ
らに、回転角度０を使用して上述のように水平ステップ
サイズおよび垂直ステップサイズが計算される。３つの
ＣＡＰＳステップサイズを導出して、テンプレートマッ
チングが行なわれる。一実施例では、３つの方向（たと
えば２つの並行移動方向および１つの回転方向）につい
ての３つのＣＡＰＳステップサイズとしきい値とを使用
して、元のテンプレート３８と探索領域４０との間でテ
ンプレートマッチング位置が導出される。
は、回転ステップサイズは上述のように導出される。さ
らに、回転角度０を使用して上述のように水平ステップ
サイズおよび垂直ステップサイズが計算される。３つの
ＣＡＰＳステップサイズを導出して、テンプレートマッ
チングが行なわれる。一実施例では、３つの方向（たと
えば２つの並行移動方向および１つの回転方向）につい
ての３つのＣＡＰＳステップサイズとしきい値とを使用
して、元のテンプレート３８と探索領域４０との間でテ
ンプレートマッチング位置が導出される。
【００５５】回転を行なうとき、テンプレート３８は固
定された探索領域に対して回転できる。または、探索領
域は固定されたテンプレートに対して回転できる。探索
領域を回転させると、計算全体がより高速となり、計算
処理の並列化が可能となることがわかっている。テンプ
レートの方が小さくとも、テンプレートを回転させるに
は各回転増分についてアルファマスクを導出する必要が
ある。実際には、探索領域を回転させるかまたはテンプ
レートを回転させるかの好ましい選択は、テンプレート
および探索領域の相対的なサイズに依存する（たとえ
ば、テンプレートが小さいほど、さまざまな回転でのア
ルファマスクの計算が高速になる）。
定された探索領域に対して回転できる。または、探索領
域は固定されたテンプレートに対して回転できる。探索
領域を回転させると、計算全体がより高速となり、計算
処理の並列化が可能となることがわかっている。テンプ
レートの方が小さくとも、テンプレートを回転させるに
は各回転増分についてアルファマスクを導出する必要が
ある。実際には、探索領域を回転させるかまたはテンプ
レートを回転させるかの好ましい選択は、テンプレート
および探索領域の相対的なサイズに依存する（たとえ
ば、テンプレートが小さいほど、さまざまな回転でのア
ルファマスクの計算が高速になる）。
【００５６】ここに説明するのは、探索領域を回転させ
ることを含む処理である（すなわち、第３の空間軸４
０′は探索領域４０の回転されたコピーに対応する）。
所与の実現例については、探索領域は固定された間隔
（すなわち角解像度）で回転される可能性があり、それ
によって、１組の回転された探索領域が得られる。これ
らの探索領域の回転をここでは「スライス」と呼ぶ。ス
ライスの数は角解像度に依存する。一実施例では、角解
像度は、 δθ＝（２π）／［２π＊ｍａｘ（ｔｘ，ｔｙ）］
round up としてテンプレートから導出され、式中、ｔｘおよびｔ
ｙはそれぞれテンプレートの幅および高さであり、「ro
und up」は［］内の値を次の整数値に切り上げることを
意味する。
ることを含む処理である（すなわち、第３の空間軸４
０′は探索領域４０の回転されたコピーに対応する）。
所与の実現例については、探索領域は固定された間隔
（すなわち角解像度）で回転される可能性があり、それ
によって、１組の回転された探索領域が得られる。これ
らの探索領域の回転をここでは「スライス」と呼ぶ。ス
ライスの数は角解像度に依存する。一実施例では、角解
像度は、 δθ＝（２π）／［２π＊ｍａｘ（ｔｘ，ｔｙ）］
round up としてテンプレートから導出され、式中、ｔｘおよびｔ
ｙはそれぞれテンプレートの幅および高さであり、「ro
und up」は［］内の値を次の整数値に切り上げることを
意味する。
【００５７】分母は、探索されるべき回転されたテンプ
レート、スライスの総数である。倍率２πがあるので、
角解像度がラジアンで与えられる。角解像度において
は、探索領域４０に対し、「ｈ」個の可能性のある回転
位置があり、したがって、「ｈ」個のスライスがある。
回転ステップサイズを使用して、これらの可能性のある
スライスのサブセットのみが、最初の評価段階において
考慮される。たとえば、回転ステップサイズが３である
２７０個の可能性のあるスライスのうち、９０個のスラ
イスのサブセットが始めの評価段階において考慮され
る。したがって、１ステップで探索領域４０は回転ステ
ップサイズだけ回転させられ、異なった回転角における
探索領域のスライスの第１のサブセットが導出される。
レート、スライスの総数である。倍率２πがあるので、
角解像度がラジアンで与えられる。角解像度において
は、探索領域４０に対し、「ｈ」個の可能性のある回転
位置があり、したがって、「ｈ」個のスライスがある。
回転ステップサイズを使用して、これらの可能性のある
スライスのサブセットのみが、最初の評価段階において
考慮される。たとえば、回転ステップサイズが３である
２７０個の可能性のあるスライスのうち、９０個のスラ
イスのサブセットが始めの評価段階において考慮され
る。したがって、１ステップで探索領域４０は回転ステ
ップサイズだけ回転させられ、異なった回転角における
探索領域のスライスの第１のサブセットが導出される。
【００５８】スライスのサブセットが識別されると、サ
ブセットの各スライスにおいて２次元分析が行なわれ
る。第１の軸ステップサイズおよび第２の軸ステップサ
イズを使用して、テンプレート３８とサブセットの所与
のスライスのさまざまなウィンドウとの間で相関計算が
行なわれる。これは、サブセットの各スライスについて
行なわれる。各相関計算について、相関係数が計算され
る。もし、相関係数が選択された値と一致するかまたは
選択された値を超えれば、対応するウィンドウが一致候
補である。選択される値は好ましくは、最終的にテンプ
レート一致部分を決定するために使用されるしきい値よ
りも小さい。一実施例では、選択される値はしきい値の
２分の１に等しいが、他の値も使用可能である。選択さ
れる値が小さければ小さいほど、見つけられる一致候補
も多い。サブセット内のスライス当り、０または１以上
の一致候補があり得る。一致候補の位置を候補位置と呼
ぶ。一致候補がそこから識別されるスライスをここでは
そのホームスライスと呼ぶ。
ブセットの各スライスにおいて２次元分析が行なわれ
る。第１の軸ステップサイズおよび第２の軸ステップサ
イズを使用して、テンプレート３８とサブセットの所与
のスライスのさまざまなウィンドウとの間で相関計算が
行なわれる。これは、サブセットの各スライスについて
行なわれる。各相関計算について、相関係数が計算され
る。もし、相関係数が選択された値と一致するかまたは
選択された値を超えれば、対応するウィンドウが一致候
補である。選択される値は好ましくは、最終的にテンプ
レート一致部分を決定するために使用されるしきい値よ
りも小さい。一実施例では、選択される値はしきい値の
２分の１に等しいが、他の値も使用可能である。選択さ
れる値が小さければ小さいほど、見つけられる一致候補
も多い。サブセット内のスライス当り、０または１以上
の一致候補があり得る。一致候補の位置を候補位置と呼
ぶ。一致候補がそこから識別されるスライスをここでは
そのホームスライスと呼ぶ。
【００５９】図１４を参照し、可能性のあるスライスの
セット全体のいくつかのスライス８５が図示される。た
とえば、回転ステップサイズが３であると、始めの評価
段階において、スライスのサブセット中のスライスが３
番目ごとに使用される。スライス「ｉ」および「ｉ＋
３」はこのようなサブセットの部分である。スライスｉ
のウィンドウ８６およびスライスｉ＋３のウィンドウ８
８について一致候補が見出される例を考える。
セット全体のいくつかのスライス８５が図示される。た
とえば、回転ステップサイズが３であると、始めの評価
段階において、スライスのサブセット中のスライスが３
番目ごとに使用される。スライス「ｉ」および「ｉ＋
３」はこのようなサブセットの部分である。スライスｉ
のウィンドウ８６およびスライスｉ＋３のウィンドウ８
８について一致候補が見出される例を考える。
【００６０】次の段階において、第１の段階において識
別された候補位置（たとえばウィンドウ８６および８
８）が、スライスのセット全体のうちの探索領域の近傍
スライス上に写影される。この第２の段階において処理
されるいずれの所与の候補位置についても、選択される
近傍スライスは、回転ステップサイズよりも小さな、探
索領域の回転を含む。回転ステップサイズが３である図
１４を参照し、候補位置８６および８８が、各方向の１
つまたは２つ以上の近傍スライスにウィンドウとして写
影される。写影は、回転ステップサイズ（たとえば３）
まで伸ばされると、サブセット中のスライスの１つに候
補位置を写影してしまうので、回転ステップサイズまで
は伸ばされない。このようなスライスは既に一致候補に
ついてテストされている。図示しているのは最も近い近
傍への写影である。したがって、スライスｉからの候補
位置８６は、ウィンドウ９０および９２としてのスライ
スｉ−１およびスライスｉ＋１に写影される。スライス
ｉ＋３からの候補位置８８は、ウィンドウ９４および９
６としてのスライスｉ＋２およびスライスｉ＋４に写影
される。他実施例では、スライスｉからの候補位置８６
はスライスｉ−２、ｉ−１、ｉ＋１およびｉ＋２に写影
され、一方、スライスｉ＋３からの候補位置８８はスラ
イスｉ＋１、ｉ＋２、ｉ＋４およびｉ＋５に写影され
る。
別された候補位置（たとえばウィンドウ８６および８
８）が、スライスのセット全体のうちの探索領域の近傍
スライス上に写影される。この第２の段階において処理
されるいずれの所与の候補位置についても、選択される
近傍スライスは、回転ステップサイズよりも小さな、探
索領域の回転を含む。回転ステップサイズが３である図
１４を参照し、候補位置８６および８８が、各方向の１
つまたは２つ以上の近傍スライスにウィンドウとして写
影される。写影は、回転ステップサイズ（たとえば３）
まで伸ばされると、サブセット中のスライスの１つに候
補位置を写影してしまうので、回転ステップサイズまで
は伸ばされない。このようなスライスは既に一致候補に
ついてテストされている。図示しているのは最も近い近
傍への写影である。したがって、スライスｉからの候補
位置８６は、ウィンドウ９０および９２としてのスライ
スｉ−１およびスライスｉ＋１に写影される。スライス
ｉ＋３からの候補位置８８は、ウィンドウ９４および９
６としてのスライスｉ＋２およびスライスｉ＋４に写影
される。他実施例では、スライスｉからの候補位置８６
はスライスｉ−２、ｉ−１、ｉ＋１およびｉ＋２に写影
され、一方、スライスｉ＋３からの候補位置８８はスラ
イスｉ＋１、ｉ＋２、ｉ＋４およびｉ＋５に写影され
る。
【００６１】相関計算は、テンプレート３８と写影との
間で行なわれる。もし得られた相関係数のいずれかが第
２のしきい値と一致するかまたは第２のしきい値を超え
れば、写影は候補位置である。写影があるスライスをそ
のホームスライスと呼ぶ。処理中のこの時点で、１つま
たは２つ以上の候補位置がある（もしテンプレートが一
致部分を有していなければ候補は０である）。
間で行なわれる。もし得られた相関係数のいずれかが第
２のしきい値と一致するかまたは第２のしきい値を超え
れば、写影は候補位置である。写影があるスライスをそ
のホームスライスと呼ぶ。処理中のこの時点で、１つま
たは２つ以上の候補位置がある（もしテンプレートが一
致部分を有していなければ候補は０である）。
【００６２】次に処理の第３段階が行なわれる。第１
に、しきい値に一致するかまたはしきい値を超える相関
係数を有する候補位置はすべて、一致の可能性のある部
分である。いくつかの実施例では、これらは一致部分と
考えられる。さらに、各候補位置のそれぞれのホームス
ライスに対して各候補位置の近傍で、２次元分析が行な
われ、他の一致の可能性のある部分が識別される。所与
の候補位置についての２次元分析は、元のテンプレート
３８と候補位置の近傍の候補位置のホームスライスのウ
ィンドウとの相関計算である。このようなウィンドウ
は、第１および第２の軸に沿って減じられたＣＡＰＳス
テップサイズを使用して選択される。一実施例では、ス
テップサイズ１が使用される。この段階中、得られた相
関係数はしきい値と比較される。相関係数がしきい値に
一致するかまたはしきい値を超えるテストされた所与の
ホームスライスのいずれのウィンドウも、一致の可能性
のある部分である。いくつかの実施例では、これらは一
致部分と考えられる。他実施例では、しきい値に一致す
るかまたはしきい値を超えるウィンドウのうちで最も高
い相関値を有するウィンドウまたは複数のウィンドウが
一致部分である。
に、しきい値に一致するかまたはしきい値を超える相関
係数を有する候補位置はすべて、一致の可能性のある部
分である。いくつかの実施例では、これらは一致部分と
考えられる。さらに、各候補位置のそれぞれのホームス
ライスに対して各候補位置の近傍で、２次元分析が行な
われ、他の一致の可能性のある部分が識別される。所与
の候補位置についての２次元分析は、元のテンプレート
３８と候補位置の近傍の候補位置のホームスライスのウ
ィンドウとの相関計算である。このようなウィンドウ
は、第１および第２の軸に沿って減じられたＣＡＰＳス
テップサイズを使用して選択される。一実施例では、ス
テップサイズ１が使用される。この段階中、得られた相
関係数はしきい値と比較される。相関係数がしきい値に
一致するかまたはしきい値を超えるテストされた所与の
ホームスライスのいずれのウィンドウも、一致の可能性
のある部分である。いくつかの実施例では、これらは一
致部分と考えられる。他実施例では、しきい値に一致す
るかまたはしきい値を超えるウィンドウのうちで最も高
い相関値を有するウィンドウまたは複数のウィンドウが
一致部分である。
【００６３】図１５およびスライスｉ＋１の候補位置９
２に関連して、３段階式２次元分析を説明する。同じ処
理が、（スライス８５のサブセット中のスライスの間
の）中間スライスへの写影である各候補位置に適用され
る。所与の候補位置について、（それぞれの軸につい
て）ステップサイズにより境界づけられる２次元領域内
のウィンドウが局所フル探索でテストされる。軸４４お
よび４６のいずれかに沿ってちょうどステップサイズだ
け離れたところにあるウィンドウは既にテストされてい
ることに留意されたい。局所フル探索を行なうため、局
所一致部分と、軸４４および４６のいずれかに沿って±
１ステップサイズだけ離れたところにあるウィンドウと
の間の領域内の中間ウィンドウのすべてがテストされ
る。たとえば、第１の軸ステップサイズがｘであり第２
の軸ステップサイズがｙであるならば、第１の軸に沿っ
て、局所的に一致したウィンドウから＋／−０、１、
２、…、ｘ−１データ点だけ離れた中央点を有するウィ
ンドウ、および、第２の軸に沿って局所的に一致したウ
ィンドウから＋／−０、１、２、…、ｙ−１データ点だ
け離れたところにある中央点を有するウィンドウが、フ
ル探索中にテストされる。しかし、局所一致部分は再び
相関計算する必要はない。
２に関連して、３段階式２次元分析を説明する。同じ処
理が、（スライス８５のサブセット中のスライスの間
の）中間スライスへの写影である各候補位置に適用され
る。所与の候補位置について、（それぞれの軸につい
て）ステップサイズにより境界づけられる２次元領域内
のウィンドウが局所フル探索でテストされる。軸４４お
よび４６のいずれかに沿ってちょうどステップサイズだ
け離れたところにあるウィンドウは既にテストされてい
ることに留意されたい。局所フル探索を行なうため、局
所一致部分と、軸４４および４６のいずれかに沿って±
１ステップサイズだけ離れたところにあるウィンドウと
の間の領域内の中間ウィンドウのすべてがテストされ
る。たとえば、第１の軸ステップサイズがｘであり第２
の軸ステップサイズがｙであるならば、第１の軸に沿っ
て、局所的に一致したウィンドウから＋／−０、１、
２、…、ｘ−１データ点だけ離れた中央点を有するウィ
ンドウ、および、第２の軸に沿って局所的に一致したウ
ィンドウから＋／−０、１、２、…、ｙ−１データ点だ
け離れたところにある中央点を有するウィンドウが、フ
ル探索中にテストされる。しかし、局所一致部分は再び
相関計算する必要はない。
【００６４】図１６を参照し、局所一致部分に対応する
ウィンドウは中央データ点９６を有する。テンプレート
は、両方向に、各軸に沿って１データ点のステップ間隔
で、１ステップサイズだけ離れたところにあるデータ点
の前まで移動させられる。テンプレートがこの領域にわ
たって移動させられるため、局所フル差探索中にテスト
されるウィンドウは中央データ点９８を有することにな
るであろう。図１６は、第１の軸のステップサイズが５
であり第２の軸のステップサイズが４である実現例につ
いて、所与の局所フル探索についてのすべての中央点９
８を黒い点で示す。図１６は、高速探索からの近傍の中
央点を白抜きの点９９で示す。
ウィンドウは中央データ点９６を有する。テンプレート
は、両方向に、各軸に沿って１データ点のステップ間隔
で、１ステップサイズだけ離れたところにあるデータ点
の前まで移動させられる。テンプレートがこの領域にわ
たって移動させられるため、局所フル差探索中にテスト
されるウィンドウは中央データ点９８を有することにな
るであろう。図１６は、第１の軸のステップサイズが５
であり第２の軸のステップサイズが４である実現例につ
いて、所与の局所フル探索についてのすべての中央点９
８を黒い点で示す。図１６は、高速探索からの近傍の中
央点を白抜きの点９９で示す。
【００６５】相関計算は、一致候補の近傍で各ウィンド
ウとテンプレート３８との間で行なわれる。（３次元テ
ンプレートマッチング処理の始めの段階および第２の段
階において使用される）水平ＣＡＰＳステップサイズが
５であり、（３次元テンプレートマッチング処理の始め
の段階および第２の段階において使用される）垂直ＣＡ
ＰＳステップサイズが４である図１６に示す近傍では、
テストされる付加的なウィンドウは６２個ある。付加的
な６２個のウィンドウのうちしきい値に一致するかまた
はしきい値を超える相関係数を有するものはいずれも、
テンプレートの一致部分である。代替的に、しきい値を
超える相関係数をもつウィンドウのうち最大の相関係数
を有する１または複数のウィンドウのみが一致部分とし
て選択される。たとえば、１以上のウィンドウが同一の
相関係数を有しその係数が最高値であるかもしれない。
他の例としては、各ウィンドウの相関係数がやはりしき
い値を上回る場合に、最大の方から「ｎ」個の相関係数
に対応するウィンドウが選択され得る。
ウとテンプレート３８との間で行なわれる。（３次元テ
ンプレートマッチング処理の始めの段階および第２の段
階において使用される）水平ＣＡＰＳステップサイズが
５であり、（３次元テンプレートマッチング処理の始め
の段階および第２の段階において使用される）垂直ＣＡ
ＰＳステップサイズが４である図１６に示す近傍では、
テストされる付加的なウィンドウは６２個ある。付加的
な６２個のウィンドウのうちしきい値に一致するかまた
はしきい値を超える相関係数を有するものはいずれも、
テンプレートの一致部分である。代替的に、しきい値を
超える相関係数をもつウィンドウのうち最大の相関係数
を有する１または複数のウィンドウのみが一致部分とし
て選択される。たとえば、１以上のウィンドウが同一の
相関係数を有しその係数が最高値であるかもしれない。
他の例としては、各ウィンドウの相関係数がやはりしき
い値を上回る場合に、最大の方から「ｎ」個の相関係数
に対応するウィンドウが選択され得る。
【００６６】拡大／縮小分析を伴うテンプレートマッチ
ング 第３の次元が倍率である３次元テンプレートマッチング
においては、各スライスが異なった倍率を有する、探索
領域の異なったスライスが探索される。所与の実現例に
ついては、探索領域は固定された間隔で拡大／縮小され
得、拡大／縮小された探索領域のセットが得られる。ス
ライスの数は拡大／縮小の解像度に依存する。一実施例
では、拡大／縮小解像度はテンプレートから導出され
る。たとえば、もしテンプレートが６４×６４画素のイ
メージであれば、拡大／縮小解像度は１／６４である。
拡大／縮小ステップサイズを使用して、これらの可能性
のあるスライスのサブセットのみが、最初の評価段階の
間考慮される。たとえば、拡大／縮小間隔ステップサイ
ズが（拡大／縮小解像度を単位として）３である２７０
個の可能性のあるスライスのうち、初期評価段階におい
ては９０個のスライスのサブセットが考慮される。初期
評価は、分析の第２の段階および局所フル探索段階とと
もに、回転分析について上に説明したものと同様であ
る。
ング 第３の次元が倍率である３次元テンプレートマッチング
においては、各スライスが異なった倍率を有する、探索
領域の異なったスライスが探索される。所与の実現例に
ついては、探索領域は固定された間隔で拡大／縮小され
得、拡大／縮小された探索領域のセットが得られる。ス
ライスの数は拡大／縮小の解像度に依存する。一実施例
では、拡大／縮小解像度はテンプレートから導出され
る。たとえば、もしテンプレートが６４×６４画素のイ
メージであれば、拡大／縮小解像度は１／６４である。
拡大／縮小ステップサイズを使用して、これらの可能性
のあるスライスのサブセットのみが、最初の評価段階の
間考慮される。たとえば、拡大／縮小間隔ステップサイ
ズが（拡大／縮小解像度を単位として）３である２７０
個の可能性のあるスライスのうち、初期評価段階におい
ては９０個のスライスのサブセットが考慮される。初期
評価は、分析の第２の段階および局所フル探索段階とと
もに、回転分析について上に説明したものと同様であ
る。
【００６７】初期評価においてスライスのサブセットが
識別され、サブセットの各スライスにおいて２次元分析
が行なわれる。第１の軸のステップサイズおよび第２の
軸のステップサイズを使用して、テンプレート３８とサ
ブセットの所与のスライスのさまざまなウィンドウとの
間で相関計算が行なわれる。これはサブセットの各スラ
イスについて行なわれる。各相関計算について相関係数
が計算される。もし相関係数が選択された値と一致する
かまたは選択された値を上回れば、対応するウィンドウ
は一致候補である。好ましくは、選択される値は最終的
にテンプレートの一致部分を決定するために使用される
しきい値よりも小さい。一実施例では、選択される値は
しきい値の２分の１に等しいが、他の値も使用し得る。
選択値が低いほど見出される一致候補が多くなる。サブ
セット内のスライス当り０または１以上の一致候補が存
在し得る。一致候補の位置は、候補位置と呼ばれる。そ
こから一致候補が識別されるスライスはその一致候補の
ホームスライスと呼ばれる。
識別され、サブセットの各スライスにおいて２次元分析
が行なわれる。第１の軸のステップサイズおよび第２の
軸のステップサイズを使用して、テンプレート３８とサ
ブセットの所与のスライスのさまざまなウィンドウとの
間で相関計算が行なわれる。これはサブセットの各スラ
イスについて行なわれる。各相関計算について相関係数
が計算される。もし相関係数が選択された値と一致する
かまたは選択された値を上回れば、対応するウィンドウ
は一致候補である。好ましくは、選択される値は最終的
にテンプレートの一致部分を決定するために使用される
しきい値よりも小さい。一実施例では、選択される値は
しきい値の２分の１に等しいが、他の値も使用し得る。
選択値が低いほど見出される一致候補が多くなる。サブ
セット内のスライス当り０または１以上の一致候補が存
在し得る。一致候補の位置は、候補位置と呼ばれる。そ
こから一致候補が識別されるスライスはその一致候補の
ホームスライスと呼ばれる。
【００６８】図１４を参照し、可能性のあるスライスの
セット全体のいくつかのスライス８５が図示される。た
とえば、拡大／縮小ステップサイズが３であると、スラ
イスのサブセット中のスライスが初期評価段階のために
３番目ごとに使用される。スライス「ｉ」およびスライ
ス「ｉ＋３」はこのようなサブセットの部分である。ス
ライスｉのウィンドウ８６およびスライスｉ＋３のウィ
ンドウ８８について一致候補が見出された例について考
える。
セット全体のいくつかのスライス８５が図示される。た
とえば、拡大／縮小ステップサイズが３であると、スラ
イスのサブセット中のスライスが初期評価段階のために
３番目ごとに使用される。スライス「ｉ」およびスライ
ス「ｉ＋３」はこのようなサブセットの部分である。ス
ライスｉのウィンドウ８６およびスライスｉ＋３のウィ
ンドウ８８について一致候補が見出された例について考
える。
【００６９】次の段階において、第１の段階において識
別された候補位置（たとえばウィンドウ８６および８
８）が、スライスのセット全体のうちの探索領域の近傍
スライス上に写影される。この第２の段階において処理
されるいずれの所与の候補位置についても、選択される
近傍スライスは、拡大／縮小ステップサイズよりも小さ
な探索領域の拡大／縮小変形を含む。拡大／縮小ステッ
プサイズが３である図１４を参照し、候補位置８６およ
び８８が、ウィンドウとして各方向において１つまたは
２つ以上の近傍スライスに写影される。写影は、拡大／
縮小ステップサイズ（たとえば３）まで伸ばされると、
サブセット中のスライスの１つに候補位置を写影してし
まうので、拡大／縮小ステップサイズまでは伸ばされな
い。このようなスライスは既に一致候補についてテスト
されている。図示しているのは最も近い近傍への写影で
ある。したがって、スライスｉからの候補位置８６は、
ウィンドウ９０および９２としてのスライスｉ−１およ
びスライスｉ＋１に写影される。スライスｉ＋３からの
候補位置８８は、ウィンドウ９４および９６としてのス
ライスｉ＋２およびスライスｉ＋４に写影される。他実
施例では、スライスｉからの候補位置８６はスライスｉ
−２、ｉ−１、ｉ＋１およびｉ＋２に写影され、一方、
スライスｉ＋３からの候補位置８８はスライスｉ＋１、
ｉ＋２、ｉ＋４およびｉ＋５に写影される。
別された候補位置（たとえばウィンドウ８６および８
８）が、スライスのセット全体のうちの探索領域の近傍
スライス上に写影される。この第２の段階において処理
されるいずれの所与の候補位置についても、選択される
近傍スライスは、拡大／縮小ステップサイズよりも小さ
な探索領域の拡大／縮小変形を含む。拡大／縮小ステッ
プサイズが３である図１４を参照し、候補位置８６およ
び８８が、ウィンドウとして各方向において１つまたは
２つ以上の近傍スライスに写影される。写影は、拡大／
縮小ステップサイズ（たとえば３）まで伸ばされると、
サブセット中のスライスの１つに候補位置を写影してし
まうので、拡大／縮小ステップサイズまでは伸ばされな
い。このようなスライスは既に一致候補についてテスト
されている。図示しているのは最も近い近傍への写影で
ある。したがって、スライスｉからの候補位置８６は、
ウィンドウ９０および９２としてのスライスｉ−１およ
びスライスｉ＋１に写影される。スライスｉ＋３からの
候補位置８８は、ウィンドウ９４および９６としてのス
ライスｉ＋２およびスライスｉ＋４に写影される。他実
施例では、スライスｉからの候補位置８６はスライスｉ
−２、ｉ−１、ｉ＋１およびｉ＋２に写影され、一方、
スライスｉ＋３からの候補位置８８はスライスｉ＋１、
ｉ＋２、ｉ＋４およびｉ＋５に写影される。
【００７０】相関計算は、テンプレート３８と写影との
間で行なわれる。もし得られた相関係数のいずれかが選
択された値と一致するかまたは選択された値を超えれ
ば、写影は候補位置である。写影があるスライスをその
ホームスライスと呼ぶ。処理中のこの時点で、１つまた
は２つ以上の候補位置がある（もしテンプレートが一致
部分を有していなければ候補は０である）。
間で行なわれる。もし得られた相関係数のいずれかが選
択された値と一致するかまたは選択された値を超えれ
ば、写影は候補位置である。写影があるスライスをその
ホームスライスと呼ぶ。処理中のこの時点で、１つまた
は２つ以上の候補位置がある（もしテンプレートが一致
部分を有していなければ候補は０である）。
【００７１】次に処理の第３段階が行なわれる。第１
に、しきい値に一致するかまたはしきい値を超える相関
係数を有する候補位置はすべて、一致の可能性のある部
分である。いくつかの実施例では、これらは一致部分と
考えられる。さらに、各候補位置のそれぞれのホームス
ライスに対して各候補位置の近傍で、２次元分析が行な
われ、他の一致の可能性のある部分が識別される。所与
の候補位置についての２次元分析は、元のテンプレート
３８と候補位置の近傍の候補位置のホームスライスのウ
ィンドウとの相関計算である。このようなウィンドウ
は、第１および第２の軸に沿って減じられたＣＡＰＳス
テップサイズを使用して選択される。一実施例では、ス
テップサイズ１が使用される。この段階中、得られた相
関係数はしきい値と比較される。テストされた所与のホ
ームスライスのうち相関係数がしきい値に一致するかま
たはしきい値を超えるウィンドウはいずれも、一致の可
能性のある部分である。いくつかの実施例では、これら
は一致部分と考えられる。他実施例では、しきい値に一
致するかまたはしきい値を超える最も高い相関値を有す
る１または複数のウィンドウが一致部分である。
に、しきい値に一致するかまたはしきい値を超える相関
係数を有する候補位置はすべて、一致の可能性のある部
分である。いくつかの実施例では、これらは一致部分と
考えられる。さらに、各候補位置のそれぞれのホームス
ライスに対して各候補位置の近傍で、２次元分析が行な
われ、他の一致の可能性のある部分が識別される。所与
の候補位置についての２次元分析は、元のテンプレート
３８と候補位置の近傍の候補位置のホームスライスのウ
ィンドウとの相関計算である。このようなウィンドウ
は、第１および第２の軸に沿って減じられたＣＡＰＳス
テップサイズを使用して選択される。一実施例では、ス
テップサイズ１が使用される。この段階中、得られた相
関係数はしきい値と比較される。テストされた所与のホ
ームスライスのうち相関係数がしきい値に一致するかま
たはしきい値を超えるウィンドウはいずれも、一致の可
能性のある部分である。いくつかの実施例では、これら
は一致部分と考えられる。他実施例では、しきい値に一
致するかまたはしきい値を超える最も高い相関値を有す
る１または複数のウィンドウが一致部分である。
【００７２】図１５およびスライスｉ＋１の候補位置９
２に関連して、３段階式２次元分析を説明する。同じ処
理が、（スライス８５のサブセット中のスライスの間
の）中間スライスへの写影である各候補位置に適用され
る。所与の候補位置について、（それぞれの軸につい
て）ステップサイズにより境界づけられる２次元領域内
のウィンドウが局所フル探索でテストされる。軸４４お
よび４６のいずれかに沿ってちょうどステップサイズだ
け離れたところにあるウィンドウは既にテストされてい
ることに留意されたい。局所フル探索を行なうため、局
所一致部分と、軸４４および４６のいずれかに沿って±
１ステップサイズだけ離れたところにあるウィンドウと
の間の領域内の中間ウィンドウのすべてがテストされ
る。たとえば、第１の軸ステップサイズがｘであり第２
の軸ステップサイズがｙであるならば、第１の軸に沿っ
て、局所的に一致したウィンドウから＋／−０、１、
２、…、ｘ−１データ点だけ離れた中央点を有するウィ
ンドウ、および、第２の軸に沿って局所的に一致したウ
ィンドウから＋／−０、１、２、…、ｙ−１データ点だ
け離れたところにある中央点を有するウィンドウが、フ
ル探索中にテストされる。しかし、局所一致部分は再び
相関計算する必要はない。
２に関連して、３段階式２次元分析を説明する。同じ処
理が、（スライス８５のサブセット中のスライスの間
の）中間スライスへの写影である各候補位置に適用され
る。所与の候補位置について、（それぞれの軸につい
て）ステップサイズにより境界づけられる２次元領域内
のウィンドウが局所フル探索でテストされる。軸４４お
よび４６のいずれかに沿ってちょうどステップサイズだ
け離れたところにあるウィンドウは既にテストされてい
ることに留意されたい。局所フル探索を行なうため、局
所一致部分と、軸４４および４６のいずれかに沿って±
１ステップサイズだけ離れたところにあるウィンドウと
の間の領域内の中間ウィンドウのすべてがテストされ
る。たとえば、第１の軸ステップサイズがｘであり第２
の軸ステップサイズがｙであるならば、第１の軸に沿っ
て、局所的に一致したウィンドウから＋／−０、１、
２、…、ｘ−１データ点だけ離れた中央点を有するウィ
ンドウ、および、第２の軸に沿って局所的に一致したウ
ィンドウから＋／−０、１、２、…、ｙ−１データ点だ
け離れたところにある中央点を有するウィンドウが、フ
ル探索中にテストされる。しかし、局所一致部分は再び
相関計算する必要はない。
【００７３】図１６を参照し、局所一致部分に対応する
ウィンドウは中央データ点９６を有する。テンプレート
は、両方向に、各軸に沿って１データ点のステップ間隔
で、１ステップサイズだけ離れたところにあるデータ点
の直前まで移動させられる。テンプレートがこの領域に
わたって移動させられるため、局所フル差探索中にテス
トされるウィンドウは中央データ点９８を有することに
なるであろう。図１６は、第１の軸のステップサイズが
５であり第２の軸のステップサイズが４である実現例に
ついて、所与の局所フル探索についてのすべての中央点
９８を黒い点で示す。図１６は、高速探索からの近傍の
中央点を白抜きの点９９で示す。
ウィンドウは中央データ点９６を有する。テンプレート
は、両方向に、各軸に沿って１データ点のステップ間隔
で、１ステップサイズだけ離れたところにあるデータ点
の直前まで移動させられる。テンプレートがこの領域に
わたって移動させられるため、局所フル差探索中にテス
トされるウィンドウは中央データ点９８を有することに
なるであろう。図１６は、第１の軸のステップサイズが
５であり第２の軸のステップサイズが４である実現例に
ついて、所与の局所フル探索についてのすべての中央点
９８を黒い点で示す。図１６は、高速探索からの近傍の
中央点を白抜きの点９９で示す。
【００７４】相関計算は、一致候補の近傍で各ウィンド
ウとテンプレート３８との間で行なわれる。（３次元テ
ンプレートマッチング処理の始めの段階および第２の段
階において使用される）水平ＣＡＰＳステップサイズが
５であり、（３次元テンプレートマッチング処理の始め
の段階および第２の段階において使用される）垂直ＣＡ
ＰＳステップサイズが４である図１６に示す近傍では、
テストされる付加的なウィンドウは６２個ある。付加的
な６２個のウィンドウのうちしきい値に一致するかまた
はしきい値を超える相関係数を有するものはいずれも、
テンプレートの一致部分である。代替的に、しきい値を
超える相関係数をもつウィンドウのうち最大の相関係数
を有する１または複数のウィンドウのみが一致部分とし
て選択される。たとえば、１つまたは２つ以上のウィン
ドウが同一の相関係数を有しその係数が最高値であるか
もしれない。他の例としては、各ウィンドウの相関係数
がやはりしきい値を上回る場合に、最大の方から「ｎ」
個の相関係数に対応するウィンドウが選択され得る。
ウとテンプレート３８との間で行なわれる。（３次元テ
ンプレートマッチング処理の始めの段階および第２の段
階において使用される）水平ＣＡＰＳステップサイズが
５であり、（３次元テンプレートマッチング処理の始め
の段階および第２の段階において使用される）垂直ＣＡ
ＰＳステップサイズが４である図１６に示す近傍では、
テストされる付加的なウィンドウは６２個ある。付加的
な６２個のウィンドウのうちしきい値に一致するかまた
はしきい値を超える相関係数を有するものはいずれも、
テンプレートの一致部分である。代替的に、しきい値を
超える相関係数をもつウィンドウのうち最大の相関係数
を有する１または複数のウィンドウのみが一致部分とし
て選択される。たとえば、１つまたは２つ以上のウィン
ドウが同一の相関係数を有しその係数が最高値であるか
もしれない。他の例としては、各ウィンドウの相関係数
がやはりしきい値を上回る場合に、最大の方から「ｎ」
個の相関係数に対応するウィンドウが選択され得る。
【００７５】解像度サブサンプリング分析を伴うテンプ
レートマッチング 第３の次元がサブサンプリング解像度係数である３次元
テンプレートマッチングについては、導出されたサブサ
ンプリング係数（「サブサンプリング係数（解像度）ス
テップサイズの決定」の項を参照）を使用して探索領域
をサブサンプリングすることで探索領域のスライスが得
られる。さらに、サブサンプリング係数を使用してテン
プレートがサブサンプリングされる。このスライスおよ
びサブサンプリングされたテンプレートは、信頼性の高
いサブサンプリングレベルに対応する。
レートマッチング 第３の次元がサブサンプリング解像度係数である３次元
テンプレートマッチングについては、導出されたサブサ
ンプリング係数（「サブサンプリング係数（解像度）ス
テップサイズの決定」の項を参照）を使用して探索領域
をサブサンプリングすることで探索領域のスライスが得
られる。さらに、サブサンプリング係数を使用してテン
プレートがサブサンプリングされる。このスライスおよ
びサブサンプリングされたテンプレートは、信頼性の高
いサブサンプリングレベルに対応する。
【００７６】第１の段階において、信頼性の高いサブサ
ンプリングレベルにおいてテンプレートと探索領域のス
ライスとのフル探索が行なわれる。特に、サブサンプリ
ングされた探索領域のすべての可能性のあるウィンドウ
とサブサンプリングされたテンプレートとの間で相関計
算が行なわれる。各相関計算について相関係数が計算さ
れる。もし相関係数が選択された値と一致するかまたは
選択された値を上回るのであれば、対応するウィンドウ
は候補位置である。好ましくは、選択される値はテンプ
レートの一致部分を最終的に決定するために使用される
しきい値よりも小さい。一実施例においては、選択され
る値はしきい値の２分の１に等しいが、他の値も使用し
得る。しきい値が小さいほど、見出される候補位置は多
くなる。
ンプリングレベルにおいてテンプレートと探索領域のス
ライスとのフル探索が行なわれる。特に、サブサンプリ
ングされた探索領域のすべての可能性のあるウィンドウ
とサブサンプリングされたテンプレートとの間で相関計
算が行なわれる。各相関計算について相関係数が計算さ
れる。もし相関係数が選択された値と一致するかまたは
選択された値を上回るのであれば、対応するウィンドウ
は候補位置である。好ましくは、選択される値はテンプ
レートの一致部分を最終的に決定するために使用される
しきい値よりも小さい。一実施例においては、選択され
る値はしきい値の２分の１に等しいが、他の値も使用し
得る。しきい値が小さいほど、見出される候補位置は多
くなる。
【００７７】分析の次の段階において、第１の段階にお
いて識別された候補位置が元の探索領域（すなわちサブ
サンプリングされていない始めのイメージ）に写影さ
れ、テストされるべき元の探索領域の領域を規定する。
たとえば、もし信頼性のあるサブサンプリングレベルで
のサブサンプリング係数が８（すなわちｎ＝８）であれ
ば、このような信頼性のあるサブサンプリングレベル内
の各データ点について、元の探索領域内にｎ2個のデー
タ点がある。したがって、この例では、各候補位置に対
応する元の探索領域内に６４個のウィンドウがある。
いて識別された候補位置が元の探索領域（すなわちサブ
サンプリングされていない始めのイメージ）に写影さ
れ、テストされるべき元の探索領域の領域を規定する。
たとえば、もし信頼性のあるサブサンプリングレベルで
のサブサンプリング係数が８（すなわちｎ＝８）であれ
ば、このような信頼性のあるサブサンプリングレベル内
の各データ点について、元の探索領域内にｎ2個のデー
タ点がある。したがって、この例では、各候補位置に対
応する元の探索領域内に６４個のウィンドウがある。
【００７８】各候補位置について、（元の探索領域内
の）写影された候補位置の各々の近傍で２次元分析が行
なわれ、可能性のあるテンプレート一致部分が識別され
る。近傍は、ｎ2（たとえば６４）個の可能性のあるウ
ィンドウに対応する。２次元分析の１ステップにおい
て、第１の軸のステップサイズと第２の軸のステップサ
イズとが、写影された候補位置に対応するｎ2個のウィ
ンドウ内のウィンドウのサブセットを選択するため使用
される。このようなｎ2個のウィンドウのうち、相関係
数が選択された値に一致するかまたは選択された値を上
回るものはいずれも最終候補である。
の）写影された候補位置の各々の近傍で２次元分析が行
なわれ、可能性のあるテンプレート一致部分が識別され
る。近傍は、ｎ2（たとえば６４）個の可能性のあるウ
ィンドウに対応する。２次元分析の１ステップにおい
て、第１の軸のステップサイズと第２の軸のステップサ
イズとが、写影された候補位置に対応するｎ2個のウィ
ンドウ内のウィンドウのサブセットを選択するため使用
される。このようなｎ2個のウィンドウのうち、相関係
数が選択された値に一致するかまたは選択された値を上
回るものはいずれも最終候補である。
【００７９】各最終候補について、各最終的一致候補の
近傍で２次元局所フル探索が行なわれる。このステップ
での近傍は、最終候補と、いずれかの軸に沿って±１ス
テップサイズ離れたところにあるウィンドウとの間の領
域内の中間ウィンドウすべてに対応する。たとえば、第
１の軸のステップサイズがｘであり第２の軸のステップ
サイズがｙであるとすると、第１の軸に沿って局所的に
一致したウィンドウから＋／−０、１、２、…、ｘ−１
データ点だけ離れたところに中央点を有するウィンドウ
と、第２の軸に沿って局所的に一致したウィンドウから
＋／−０、１、２、…、ｙ−１データ点だけ離れたとこ
ろに中央点を有するウィンドウとがフル探索の間にテス
トされる。ｘおよびｙは各々ｎより小さくなければいけ
ないことに留意されたい。もし、しきい値を超える最大
相関係数を有するウィンドウがあれば、それが一致部分
である。さまざまな実施例中、各一致候補についてゼロ
または１以上の一致部分が見出されるであろう。いくつ
かの実施例では、（元のテンプレートに対して）最大の
相関係数を有する１または複数のウィンドウのみがテン
プレート一致部分として選択される。他の実施例では、
しきい値を上回る相関係数を有するすべてのウィンドウ
がテンプレート一致部分である。
近傍で２次元局所フル探索が行なわれる。このステップ
での近傍は、最終候補と、いずれかの軸に沿って±１ス
テップサイズ離れたところにあるウィンドウとの間の領
域内の中間ウィンドウすべてに対応する。たとえば、第
１の軸のステップサイズがｘであり第２の軸のステップ
サイズがｙであるとすると、第１の軸に沿って局所的に
一致したウィンドウから＋／−０、１、２、…、ｘ−１
データ点だけ離れたところに中央点を有するウィンドウ
と、第２の軸に沿って局所的に一致したウィンドウから
＋／−０、１、２、…、ｙ−１データ点だけ離れたとこ
ろに中央点を有するウィンドウとがフル探索の間にテス
トされる。ｘおよびｙは各々ｎより小さくなければいけ
ないことに留意されたい。もし、しきい値を超える最大
相関係数を有するウィンドウがあれば、それが一致部分
である。さまざまな実施例中、各一致候補についてゼロ
または１以上の一致部分が見出されるであろう。いくつ
かの実施例では、（元のテンプレートに対して）最大の
相関係数を有する１または複数のウィンドウのみがテン
プレート一致部分として選択される。他の実施例では、
しきい値を上回る相関係数を有するすべてのウィンドウ
がテンプレート一致部分である。
【００８０】２Ｄ−ＣＡＰＳ探索 一旦、所望の２Ｄ−ＣＡＰＳステップサイズが導出され
ると、高速探索処理の間にステップサイズの増分ごと
に、テンプレート３８が探索領域４０のさまざまなウィ
ンドウ４２と比較される。一実施例では、比較はテンプ
レート３８とウィンドウ４２との相関関数であり、その
結果相関係数が得られる。テンプレート３８との相関係
数が特定の値を上回ることがわかったウィンドウ４２は
いずれも、テンプレートに対する局所一致部分である。
好ましい実施例では、特定の値は、切断値×しきい値で
ある。
ると、高速探索処理の間にステップサイズの増分ごと
に、テンプレート３８が探索領域４０のさまざまなウィ
ンドウ４２と比較される。一実施例では、比較はテンプ
レート３８とウィンドウ４２との相関関数であり、その
結果相関係数が得られる。テンプレート３８との相関係
数が特定の値を上回ることがわかったウィンドウ４２は
いずれも、テンプレートに対する局所一致部分である。
好ましい実施例では、特定の値は、切断値×しきい値で
ある。
【００８１】次に、局所一致部分であるすべての位置の
近傍でフル探索が行なわれる。このような近傍のフル探
索は、水平軸および垂直軸の各々における前のステップ
および次のステップのウィンドウと局所一致位置のウィ
ンドウとの間のすべての可能性のある探索領域ウィンド
ウとテンプレートとの間での相関計算を行なうことを含
む。たとえば、もし水平ステップサイズが３画素であり
垂直ステップサイズが４画素であれば、水平軸に沿って
ウィンドウ±１画素および±２画素で、かつ、垂直軸に
沿って±１画素、±２画素および±３画素で相関計算が
行なわれる。さらに領域内のステップサイズによって規
定される量だけ軸からずれたウィンドウについて、相関
計算が行なわれる。したがって、この例についての局所
一致の近傍のフル探索は、テンプレートと探索領域との
間の（２＊２＋１）＊（２＊３＋１）−１＝３４個の相
関を含む。局所一致位置およびしきい値を上回る近傍の
フル探索の間にテストされる位置のいずれの位置もテン
プレート一致部分と考えられる。いくつかの実施例で
は、最大の相関値を有する位置のみが一致部分と考えら
れる。他実施例では、複数の一致部分があり得る。した
がって、しきい値を超える最高の一致部分またはすべて
の一致部分が結果としての一致部分として選択される。
近傍でフル探索が行なわれる。このような近傍のフル探
索は、水平軸および垂直軸の各々における前のステップ
および次のステップのウィンドウと局所一致位置のウィ
ンドウとの間のすべての可能性のある探索領域ウィンド
ウとテンプレートとの間での相関計算を行なうことを含
む。たとえば、もし水平ステップサイズが３画素であり
垂直ステップサイズが４画素であれば、水平軸に沿って
ウィンドウ±１画素および±２画素で、かつ、垂直軸に
沿って±１画素、±２画素および±３画素で相関計算が
行なわれる。さらに領域内のステップサイズによって規
定される量だけ軸からずれたウィンドウについて、相関
計算が行なわれる。したがって、この例についての局所
一致の近傍のフル探索は、テンプレートと探索領域との
間の（２＊２＋１）＊（２＊３＋１）−１＝３４個の相
関を含む。局所一致位置およびしきい値を上回る近傍の
フル探索の間にテストされる位置のいずれの位置もテン
プレート一致部分と考えられる。いくつかの実施例で
は、最大の相関値を有する位置のみが一致部分と考えら
れる。他実施例では、複数の一致部分があり得る。した
がって、しきい値を超える最高の一致部分またはすべて
の一致部分が結果としての一致部分として選択される。
【００８２】高速探索 高速探索においては、探索領域のすべての可能性のある
ウィンドウがテンプレートと比較されるわけではない。
図１７を参照し、探索領域４０は、イメージ画素点など
のデータ点７４および７５のアレイとして図示される。
テンプレートと比較されるべきウィンドウを探索領域４
０から選択するため２つのＣＡＰＳステップサイズが使
用される。探索領域４０内の、後続のステップの間にテ
ンプレートの中心となるデータ点を白抜きの円で示し、
番号７５を付す。中央点ではない他のデータ点はデータ
点７４として示す。
ウィンドウがテンプレートと比較されるわけではない。
図１７を参照し、探索領域４０は、イメージ画素点など
のデータ点７４および７５のアレイとして図示される。
テンプレートと比較されるべきウィンドウを探索領域４
０から選択するため２つのＣＡＰＳステップサイズが使
用される。探索領域４０内の、後続のステップの間にテ
ンプレートの中心となるデータ点を白抜きの円で示し、
番号７５を付す。中央点ではない他のデータ点はデータ
点７４として示す。
【００８３】図１７、１８および１９を参照し、ステッ
プ７６において、テンプレート３８（図１を参照）が探
索領域４０の開始ウィンドウ４２に重ね合わされる。開
始ウィンドウは、探索領域中のいずれのウィンドウでも
あり得る。ステップ７８において、テンプレート３８と
開始ウィンドウ４２および第１の軸４４に沿ってのすべ
ての＋／−ｘ番目のウィンドウとの間で相関計算が行な
われる。ただしｘは第１の軸のステップサイズである。
したがって、水平軸のステップサイズｘについて、テン
プレートは水平軸４４に沿って一度につきｘデータ点だ
けずらされる。具体的には、テンプレート３８の中央点
７７は所与の反復後の所与の画素７５と一致する。次
に、テンプレートは、水平軸４４に沿って所与の画素７
５からｘ点だけ離れたところにある他のデータ点７４を
中心とするよう移動させられる。テンプレート３８は、
第１のステップサイズｘを使用して軸４４に沿って各方
向に移動させられる。各ステップにおいて相関計算が行
なわれる。
プ７６において、テンプレート３８（図１を参照）が探
索領域４０の開始ウィンドウ４２に重ね合わされる。開
始ウィンドウは、探索領域中のいずれのウィンドウでも
あり得る。ステップ７８において、テンプレート３８と
開始ウィンドウ４２および第１の軸４４に沿ってのすべ
ての＋／−ｘ番目のウィンドウとの間で相関計算が行な
われる。ただしｘは第１の軸のステップサイズである。
したがって、水平軸のステップサイズｘについて、テン
プレートは水平軸４４に沿って一度につきｘデータ点だ
けずらされる。具体的には、テンプレート３８の中央点
７７は所与の反復後の所与の画素７５と一致する。次
に、テンプレートは、水平軸４４に沿って所与の画素７
５からｘ点だけ離れたところにある他のデータ点７４を
中心とするよう移動させられる。テンプレート３８は、
第１のステップサイズｘを使用して軸４４に沿って各方
向に移動させられる。各ステップにおいて相関計算が行
なわれる。
【００８４】ステップ８０において、データ点のｙ番目
の行ごとに位置づけ直されたテンプレートの中央点に関
して、第１の軸４４に沿ってのシフトとウィンドウのテ
ストとが行なわれる。特に、一旦、探索領域の始めの行
がテストされてしまうと、テンプレート３８は第２の軸
４６に沿って、ｙデータ点だけ離れた他の行へ移動させ
られ、ここで、ｙは第２の軸のステップサイズである。
この次の行が、次に第１の軸のステップサイズを使用し
た第１の軸４４に沿ってのシフトによりテストされる。
各反復ごとに相関計算が行なわれる。次に、第２の軸４
６に沿ってｙデータ点だけ離れた他の行についてテスト
が行なわれる。この態様で、第２の軸４６に沿って第２
のステップサイズだけテンプレートがシフトされ、第１
の軸４４に沿って第１のステップサイズだけシフトさ
れ、高速探索の間にテストされるべきウィンドウが選択
される。たとえば、４００画素×４００画素で、第１の
軸のステップサイズが４であり第２の軸のステップサイ
ズが４である探索領域においては、高速探索中にテスト
されるウィンドウは１００＊１００＝１００００個であ
る。
の行ごとに位置づけ直されたテンプレートの中央点に関
して、第１の軸４４に沿ってのシフトとウィンドウのテ
ストとが行なわれる。特に、一旦、探索領域の始めの行
がテストされてしまうと、テンプレート３８は第２の軸
４６に沿って、ｙデータ点だけ離れた他の行へ移動させ
られ、ここで、ｙは第２の軸のステップサイズである。
この次の行が、次に第１の軸のステップサイズを使用し
た第１の軸４４に沿ってのシフトによりテストされる。
各反復ごとに相関計算が行なわれる。次に、第２の軸４
６に沿ってｙデータ点だけ離れた他の行についてテスト
が行なわれる。この態様で、第２の軸４６に沿って第２
のステップサイズだけテンプレートがシフトされ、第１
の軸４４に沿って第１のステップサイズだけシフトさ
れ、高速探索の間にテストされるべきウィンドウが選択
される。たとえば、４００画素×４００画素で、第１の
軸のステップサイズが４であり第２の軸のステップサイ
ズが４である探索領域においては、高速探索中にテスト
されるウィンドウは１００＊１００＝１００００個であ
る。
【００８５】ステップ８２では、テストされたウィンド
ウのうち、相関計算の結果相関係数が切断値×予め定め
られたしきい値の積よりも大きいかまたはこれと等しく
なったウィンドウ位置すべてが局所一致部分と考えられ
る。好ましい実施例では、各軸について切断値は同じで
ある。１つの軸において使用される切断値が他の軸にお
いて使用される切断値と異なる場合には、いずれの切断
値を使用することもできる。代替的に、切断値の平均値
を使用し得る。しきい値は、予め定められた値であり、
テンプレートに対する一致部分としてのウィンドウを示
すものとして許容される最小相関係数を示す。典型的な
値は０．８および０．９である。この特定の値は、探索
領域またはデータのタイプに基づいて変化し得る。この
特定の値は、データのタイプまたは探索領域の特性によ
って経験的に決定され得る。
ウのうち、相関計算の結果相関係数が切断値×予め定め
られたしきい値の積よりも大きいかまたはこれと等しく
なったウィンドウ位置すべてが局所一致部分と考えられ
る。好ましい実施例では、各軸について切断値は同じで
ある。１つの軸において使用される切断値が他の軸にお
いて使用される切断値と異なる場合には、いずれの切断
値を使用することもできる。代替的に、切断値の平均値
を使用し得る。しきい値は、予め定められた値であり、
テンプレートに対する一致部分としてのウィンドウを示
すものとして許容される最小相関係数を示す。典型的な
値は０．８および０．９である。この特定の値は、探索
領域またはデータのタイプに基づいて変化し得る。この
特定の値は、データのタイプまたは探索領域の特性によ
って経験的に決定され得る。
【００８６】局所フル探索 一旦高速探索が完了すると（または高速探索の間に）、
各局所一致部分について局所フル探索が行なわれる。図
２０を参照し、局所一致部分である探索領域４０の所与
のウィンドウ１９０に対して、（それぞれの軸が）ステ
ップサイズにより規定される２次元領域内のウィンドウ
１９２が局所フル探索によってテストされる。軸４４お
よび４６のいずれかに沿ってちょうどステップサイズだ
け離れたところにあるウィンドウは高速探索中に既にテ
ストされていることに留意されたい。局所フル探索を行
なうため、局所一致部分と、軸４４および４６のいずれ
かに沿って±１ステップサイズだけ離れたところにある
ウィンドウとの間の領域内の中間ウィンドウのすべてが
テストされる。たとえば、第１の軸ステップサイズがｘ
であり第２の軸ステップサイズがｙであるならば、第１
の軸に沿って、局所的に一致したウィンドウから＋／−
０、１、２、…、ｘ−１データ点だけ離れた中央点を有
するウィンドウ、および、第２の軸に沿って局所的に一
致したウィンドウから＋／−０、１、２、…、ｙ−１デ
ータ点だけ離れたところにある中央点を有するウィンド
ウが、フル探索中にテストされる。しかし、局所一致部
分は再び相関計算する必要はない。
各局所一致部分について局所フル探索が行なわれる。図
２０を参照し、局所一致部分である探索領域４０の所与
のウィンドウ１９０に対して、（それぞれの軸が）ステ
ップサイズにより規定される２次元領域内のウィンドウ
１９２が局所フル探索によってテストされる。軸４４お
よび４６のいずれかに沿ってちょうどステップサイズだ
け離れたところにあるウィンドウは高速探索中に既にテ
ストされていることに留意されたい。局所フル探索を行
なうため、局所一致部分と、軸４４および４６のいずれ
かに沿って±１ステップサイズだけ離れたところにある
ウィンドウとの間の領域内の中間ウィンドウのすべてが
テストされる。たとえば、第１の軸ステップサイズがｘ
であり第２の軸ステップサイズがｙであるならば、第１
の軸に沿って、局所的に一致したウィンドウから＋／−
０、１、２、…、ｘ−１データ点だけ離れた中央点を有
するウィンドウ、および、第２の軸に沿って局所的に一
致したウィンドウから＋／−０、１、２、…、ｙ−１デ
ータ点だけ離れたところにある中央点を有するウィンド
ウが、フル探索中にテストされる。しかし、局所一致部
分は再び相関計算する必要はない。
【００８７】図２１を参照し、局所一致部分に対応する
ウィンドウは中央データ点１９６を有する。テンプレー
トは、両方向に、各軸に沿って１データ点のステップ間
隔で、１ステップサイズだけ離れたところにあるデータ
点の直前まで移動させられる。テンプレートがこの領域
にわたって移動させられるため、局所フル差探索中にテ
ストされるウィンドウは中央データ点１９８を有するこ
とになるであろう。図２１は、第１の軸のステップサイ
ズが４であり第２の軸のステップサイズが４である実現
例について、所与の局所フル探索についてのすべての中
央点１９８を黒い点で示す。図２１は、高速探索からの
近傍の中央点を白抜きの点７５で示す。
ウィンドウは中央データ点１９６を有する。テンプレー
トは、両方向に、各軸に沿って１データ点のステップ間
隔で、１ステップサイズだけ離れたところにあるデータ
点の直前まで移動させられる。テンプレートがこの領域
にわたって移動させられるため、局所フル差探索中にテ
ストされるウィンドウは中央データ点１９８を有するこ
とになるであろう。図２１は、第１の軸のステップサイ
ズが４であり第２の軸のステップサイズが４である実現
例について、所与の局所フル探索についてのすべての中
央点１９８を黒い点で示す。図２１は、高速探索からの
近傍の中央点を白抜きの点７５で示す。
【００８８】相関計算は、一致候補の近傍で各ウィンド
ウとテンプレート３８との間で行なわれる。ステップが
４である図２１に示す近傍では、テストされる付加的な
ウィンドウは４８個ある。しきい値に一致するかまたは
しきい値を超える相関係数を有する付加的な４８個のウ
ィンドウまたは局所一致部分のいずれも、テンプレート
の一致部分である。代替的に、しきい値を超える相関係
数をもつウィンドウのうち最大の相関係数を有するウィ
ンドウまたは複数のウィンドウのみが一致部分として選
択される。たとえば、１つまたは２つ以上のウィンドウ
が同一の相関係数を有しその係数が最高値であるかもし
れない。他の例としては、各ウィンドウの相関係数がや
はりしきい値を上回る場合に、最大の方から「ｎ」個の
相関係数に対応するウィンドウが選択され得る。
ウとテンプレート３８との間で行なわれる。ステップが
４である図２１に示す近傍では、テストされる付加的な
ウィンドウは４８個ある。しきい値に一致するかまたは
しきい値を超える相関係数を有する付加的な４８個のウ
ィンドウまたは局所一致部分のいずれも、テンプレート
の一致部分である。代替的に、しきい値を超える相関係
数をもつウィンドウのうち最大の相関係数を有するウィ
ンドウまたは複数のウィンドウのみが一致部分として選
択される。たとえば、１つまたは２つ以上のウィンドウ
が同一の相関係数を有しその係数が最高値であるかもし
れない。他の例としては、各ウィンドウの相関係数がや
はりしきい値を上回る場合に、最大の方から「ｎ」個の
相関係数に対応するウィンドウが選択され得る。
【００８９】相関関数の実現例 ２つのデータセット「ａ」と「ｂ」との間での相関計算
のための相関係数を以下に規定する。データセット
「ａ」はテンプレート３８または、テンプレートの粗表
示したものもしくは推定したものである。好ましい実施
例ではデータセット「ａ」はテンプレート３８である。
データセット「ｂ」はＣＡＰＳステップサイズを見出す
処理のためのパディングされたテンプレート５２のウィ
ンドウ（またはパディングされたテンプレートを回転さ
せたウィンドウ）である。データセット「ｂ」は、候補
位置、可能性のあるテンプレート一致部分またはテンプ
レート一致部分を識別する処理のための、探索領域４０
のウィンドウ（または探索領域の回転オフセットのウィ
ンドウ）である。データセット「ａ」および「ｂ」は各
々、マトリックス、イメージまたは他のデータ点のセッ
トであり得る。相関係数ｃｏｒｒは、
のための相関係数を以下に規定する。データセット
「ａ」はテンプレート３８または、テンプレートの粗表
示したものもしくは推定したものである。好ましい実施
例ではデータセット「ａ」はテンプレート３８である。
データセット「ｂ」はＣＡＰＳステップサイズを見出す
処理のためのパディングされたテンプレート５２のウィ
ンドウ（またはパディングされたテンプレートを回転さ
せたウィンドウ）である。データセット「ｂ」は、候補
位置、可能性のあるテンプレート一致部分またはテンプ
レート一致部分を識別する処理のための、探索領域４０
のウィンドウ（または探索領域の回転オフセットのウィ
ンドウ）である。データセット「ａ」および「ｂ」は各
々、マトリックス、イメージまたは他のデータ点のセッ
トであり得る。相関係数ｃｏｒｒは、
【００９０】
【数１】
【００９１】であり、これは、
【００９２】
【数２】
【００９３】と簡略化できる。ただし、ここでＥ（ｘ）
＝データセット（ｘ）の期待値であり、ｓｄ（ｘ）＝デ
ータセット（ｘ）の標準偏差であり、ｃｏｒｒは−１．
０から＋１．０の間である。
＝データセット（ｘ）の期待値であり、ｓｄ（ｘ）＝デ
ータセット（ｘ）の標準偏差であり、ｃｏｒｒは−１．
０から＋１．０の間である。
【００９４】価値のある有利な効果 この発明の一利点は、従来の相関探索法よりもテンプレ
ート一致部分がより迅速かつより大きな信頼性を持って
見出されるという点である。特に、この探索法は、ロー
パスフィルタリングまたはガウス雑音により変えられた
テンプレートのコピーから探索領域を形成することで経
験的に立証されるように、テンプレートのオフセットお
よび雑音により強い。
ート一致部分がより迅速かつより大きな信頼性を持って
見出されるという点である。特に、この探索法は、ロー
パスフィルタリングまたはガウス雑音により変えられた
テンプレートのコピーから探索領域を形成することで経
験的に立証されるように、テンプレートのオフセットお
よび雑音により強い。
【００９５】この発明の好ましい実施例を例示し説明し
てきたが、さまざまな代替例、変更例および均等物が使
用され得る。たとえば、テンプレート３８とウィンドウ
領域のサブセットとの間でそれぞれ相関計算を行なうも
のとして高速探索を説明したが、代わりにテンプレート
３８の推定を使用し得、その後、係数が予め定められた
値を上回った相関値についての完全なテンプレートを使
用して付加的な相関計算を行なってもよい。
てきたが、さまざまな代替例、変更例および均等物が使
用され得る。たとえば、テンプレート３８とウィンドウ
領域のサブセットとの間でそれぞれ相関計算を行なうも
のとして高速探索を説明したが、代わりにテンプレート
３８の推定を使用し得、その後、係数が予め定められた
値を上回った相関値についての完全なテンプレートを使
用して付加的な相関計算を行なってもよい。
【００９６】さらに、局所一致部分（たとえば１に等し
いステップサイズ）の近傍において可能性のあるウィン
ドウ各々について相関計算を行なうことを含むものとし
てフル局所探索を説明したが、第１のステップサイズお
よび第２のステップサイズよりも小さいが１よりも大き
いステップサイズを使用して中間レベル探索を行なって
もよい。中間レベル探索についてのステップサイズは、
テンプレートの特性に基づいて、高速探索と同様の態様
で決定され得る。たとえば、ステップサイズを識別する
処理の間２つの切断値が使用される。所与の軸について
の１つの切断値は、高速探索についてのステップサイズ
を決定するため使用される。同じ軸についての他の切断
値は、中間レベル探索についてのステップサイズを決定
するため使用される。高速探索についてのステップサイ
ズは、中間レベル探索のためのステップサイズよりも大
きなものであろう。
いステップサイズ）の近傍において可能性のあるウィン
ドウ各々について相関計算を行なうことを含むものとし
てフル局所探索を説明したが、第１のステップサイズお
よび第２のステップサイズよりも小さいが１よりも大き
いステップサイズを使用して中間レベル探索を行なって
もよい。中間レベル探索についてのステップサイズは、
テンプレートの特性に基づいて、高速探索と同様の態様
で決定され得る。たとえば、ステップサイズを識別する
処理の間２つの切断値が使用される。所与の軸について
の１つの切断値は、高速探索についてのステップサイズ
を決定するため使用される。同じ軸についての他の切断
値は、中間レベル探索についてのステップサイズを決定
するため使用される。高速探索についてのステップサイ
ズは、中間レベル探索のためのステップサイズよりも大
きなものであろう。
【００９７】動作においては、中間レベル探索は、高速
探索から得られたすべての局所一致部分の近傍で行なわ
れ、この近傍は高速探索の第１のステップサイズおよび
第２のステップサイズにより規定される。予め定められ
た値を上回る第１のテンプレートに対する相関値を有す
る、中間レベル探索においてテストされたウィンドウは
いずれも、中間レベル探索局所一致部分である。予め定
められた値は、上に説明した切断値およびしきい値とは
独立にまたはこれらに関連して選択される。次に、中間
レベル探索局所一致部分の近傍でフル探索が行なわれ、
この近傍は、中間レベル探索において使用されたステッ
プサイズにより規定される。しきい値を超える第１のテ
ンプレートに対する相関値を有するフル探索相関および
局所一致部分のいずれか１つ、または２以上のものか、
テンプレート一致部分である。
探索から得られたすべての局所一致部分の近傍で行なわ
れ、この近傍は高速探索の第１のステップサイズおよび
第２のステップサイズにより規定される。予め定められ
た値を上回る第１のテンプレートに対する相関値を有す
る、中間レベル探索においてテストされたウィンドウは
いずれも、中間レベル探索局所一致部分である。予め定
められた値は、上に説明した切断値およびしきい値とは
独立にまたはこれらに関連して選択される。次に、中間
レベル探索局所一致部分の近傍でフル探索が行なわれ、
この近傍は、中間レベル探索において使用されたステッ
プサイズにより規定される。しきい値を超える第１のテ
ンプレートに対する相関値を有するフル探索相関および
局所一致部分のいずれか１つ、または２以上のものか、
テンプレート一致部分である。
【００９８】ここで使用するときは、ウィンドウの近傍
とは、探索領域の軸から１ステップサイズだけ遠くまた
はそれより近い、探索領域軸と平行なラインによって規
定される領域を指す。
とは、探索領域の軸から１ステップサイズだけ遠くまた
はそれより近い、探索領域軸と平行なラインによって規
定される領域を指す。
【００９９】ここでは回転、拡大／縮小および解像度に
ついて第３の次元の分析を説明したが、この発明により
実現され得る付加的な第３の次元の分析は、（３つの直
交する軸をなすためのｚ軸など）他の空間次元、（連続
フレーム内の動きなどの）時間、または（ミリメートル
から赤外または紫外周波数帯域までなど、異なった周波
数帯域で取られた衛星ピクチャなど）周波数帯域を含
む。さらに、３を超える付加的な次元についてのテンプ
レートマッチングも行ない得る。
ついて第３の次元の分析を説明したが、この発明により
実現され得る付加的な第３の次元の分析は、（３つの直
交する軸をなすためのｚ軸など）他の空間次元、（連続
フレーム内の動きなどの）時間、または（ミリメートル
から赤外または紫外周波数帯域までなど、異なった周波
数帯域で取られた衛星ピクチャなど）周波数帯域を含
む。さらに、３を超える付加的な次元についてのテンプ
レートマッチングも行ない得る。
【０１００】したがって、この記載は、この発明の範囲
を限定するものととられてはならず、この発明の範囲は
添付の請求の範囲によって規定される。
を限定するものととられてはならず、この発明の範囲は
添付の請求の範囲によって規定される。
【図１】 この発明の方法の実施例を実現するためのホ
ストコンピュータシステムのブロック図である。
ストコンピュータシステムのブロック図である。
【図２】 テンプレートおよび探索領域の図である。
【図３】 ２つの線形軸と１つの回転軸に沿っての３次
元探索のためのテンプレートおよび探索領域のブロック
図である。
元探索のためのテンプレートおよび探索領域のブロック
図である。
【図４】 ２つの線形軸と１つの拡大／縮小軸とに沿っ
た３次元探索のためのテンプレートおよび探索領域のブ
ロック図である。
た３次元探索のためのテンプレートおよび探索領域のブ
ロック図である。
【図５】 ２つの線形軸と１つのサンプリング解像度軸
とに沿った３次元探索のためのテンプレートおよび探索
領域のブロック図である。
とに沿った３次元探索のためのテンプレートおよび探索
領域のブロック図である。
【図６】 ３次元探索のためのテンプレートおよび探索
領域のブロック図である。
領域のブロック図である。
【図７】 この発明の実施例によるＣＡＰＳステップサ
イズを決定するための処理のフローチャートである。
イズを決定するための処理のフローチャートである。
【図８】 循環パディングされたテンプレートの図であ
る。
る。
【図９】 線形パディングされたテンプレートの図であ
る。
る。
【図１０】 図８または図９のパディングされたテンプ
レートとテンプレートとの相関の断面に相当する部分の
グラフである。
レートとテンプレートとの相関の断面に相当する部分の
グラフである。
【図１１】 パディングされたテンプレート内の回転ス
テップの図である。
テップの図である。
【図１２】 テンプレートとパディングされたテンプレ
ートとの間の相関と指標化された倍率とのグラフであ
る。
ートとの間の相関と指標化された倍率とのグラフであ
る。
【図１３】 テンプレートとパディングされたテンプレ
ートとの間の相関とサブサンプリング係数とのグラフで
ある。
ートとの間の相関とサブサンプリング係数とのグラフで
ある。
【図１４】 図６の探索領域の複数のスライスの図であ
る。
る。
【図１５】 図１４の所与のスライスについての候補ウ
ィンドウの近傍内での移動を示す図である。
ィンドウの近傍内での移動を示す図である。
【図１６】 図１５のスライス内での局所フル探索の間
にテンプレートが重ねられるウィンドウの中央点の図で
ある。
にテンプレートが重ねられるウィンドウの中央点の図で
ある。
【図１７】 データ点の探索領域とテンプレートに対し
てテストされるべきウィンドウ領域との図である。
てテストされるべきウィンドウ領域との図である。
【図１８】 テンプレートと探索領域のウィンドウ領域
のサブセットとの間の局所一致部分を識別するための探
索領域の高速探索を行なうための処理のフローチャート
である。
のサブセットとの間の局所一致部分を識別するための探
索領域の高速探索を行なうための処理のフローチャート
である。
【図１９】 高速探索処理の間にテストされるべき探索
領域のウィンドウを選択するためのステップサイズを示
す図である。
領域のウィンドウを選択するためのステップサイズを示
す図である。
【図２０】 局所テンプレート一致部分として識別され
たウィンドウを示す、図１７の探索領域の図である。
たウィンドウを示す、図１７の探索領域の図である。
【図２１】 （高速探索中にテストされる近傍のウィン
ドウの中央点とともに示される）よりよく一致した部分
を求めてテストされるべき局所テンプレート一致部分の
近傍内のウィンドウについての中央データ点の図であ
る。
ドウの中央点とともに示される）よりよく一致した部分
を求めてテストされるべき局所テンプレート一致部分の
近傍内のウィンドウについての中央データ点の図であ
る。
３８ テンプレート、４０ 探索領域、４２ ウィンド
ウ、４４ 第１の軸、４６ 第２の軸、４７ 回転軸、
４８ 拡大／縮小軸、４９ 第３の軸。
ウ、４４ 第１の軸、４６ 第２の軸、４７ 回転軸、
４８ 拡大／縮小軸、４９ 第３の軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒュン・ウック・パーク アメリカ合衆国、98133 ワシントン州、 ショアライン、バグレイ・レーン・ノー ス、19621、エス−206 (72)発明者 ヨンミン・キム アメリカ合衆国、98155 ワシントン州、 シアトル、エヌ・イー・ワンハンドレッド アンドエイティナインス・プレイス、4431 (54)【発明の名称】 テンプレ―トとデ―タの探索領域との一致部分を位置特定するための方法、ステップサイズを決 定するための方法およびデバイス、ならびにデ―タの探索領域内のデ―タの第１のテンプレ―ト の位置を推定するための装置
Claims (45)
- 【請求項１】 データの第１のテンプレートとデータの
探索領域との一致部分を位置特定するための方法であっ
て、第１のテンプレートは第１の複数のデータ点を含
み、探索領域は、第１の複数のデータ点の数を上回る数
の第２の複数のデータ点を含み、前記方法は、 ステップサイズを使用して、探索領域内のウィンドウ領
域のサブセットを選択するステップを含み、ステップサ
イズは、第１のテンプレートを第１のテンプレートから
生成された、生成されたテンプレートと比較することで
決定され、前記方法はさらに、 データの第１のテンプレートと、データの探索領域との
間の一致部分を位置特定するために、選択されたウィン
ドウ領域のサブセットを評価するステップを含む、テン
プレートとデータの探索領域との一致部分を位置特定す
るための方法。 - 【請求項２】 第１のテンプレートを付加的なデータで
パディングして、第1のテンプレートをパディングされ
たテンプレートに拡大するステップをさらに含み、パデ
ィングされたテンプレート内の第１のウィンドウ領域が
第１のテンプレートにより形成され第１の複数のデータ
点を含み、ウィンドウ領域のサブセットを選択する前記
ステップは、 第１のウィンドウ領域に関し第１の軸に沿って、パディ
ングされたテンプレート内のウィンドウ領域と第１のテ
ンプレートとの相関計算をし、第１のステップサイズを
導出するステップと、 第１のウィンドウ領域に関し第２の軸に沿って、パディ
ングされたテンプレート内のウィンドウ領域と第１のテ
ンプレートとの相関計算をし、第２のステップサイズを
導出するステップとを含む、請求項１に記載のテンプレ
ートとデータの探索領域との一致部分を位置特定するた
めの方法。 - 【請求項３】 ウィンドウ領域のサブセットを選択する
前記ステップはさらに、探索領域内のウィンドウ領域の
サブセットを選択し第１のテンプレートと相関計算する
ステップを含み、ウィンドウ領域のサブセットは、第１
のステップサイズおよび第２のステップサイズのいずれ
か一方または両方を使用して選択され、前記ステップは
さらに、 ウィンドウ領域の選択されたサブセット中の各ウィンド
ウ領域と第１のテンプレートとの相関計算をするステッ
プを含む、請求項２に記載のテンプレートとデータの探
索領域との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項４】 相関計算されたウィンドウ領域であっ
て、第１のテンプレートとの相関計算の結果予め定めら
れた値を上回る相関係数が得られる相関計算された各ウ
ィンドウ領域を、テンプレート一致の可能性のある部分
として識別するステップをさらに含む、請求項２に記載
のテンプレートとデータの探索領域との一致部分を位置
特定するための方法。 - 【請求項５】 ウィンドウ領域のサブセットはウィンド
ウ領域の第１のサブセットであり、さらに、 所与のテンプレート一致の可能性のある部分の近傍の探
索領域内のウィンドウ領域の第２のサブセットを選択す
るステップと、 選択されたウィンドウ領域の第２のサブセット中の各ウ
ィンドウ領域と第１のテンプレートとの相関計算をする
ステップとを含む、請求項４に記載のテンプレートとデ
ータの探索領域との一致部分を位置特定するための方
法。 - 【請求項６】 第２のサブセットと、局所テンプレート
一致部分とのうちの、相関計算がされたウィンドウ領域
のうち、第１のテンプレートとの相関計算によりしきい
値を超える相関係数が得られたものの１または２以上を
テンプレート一致部分として識別するステップをさらに
含む、請求項５に記載のテンプレートとデータの探索領
域との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項７】 第２のサブセットと、局所テンプレート
一致部分とのうちの、相関計算がされたウィンドウ領域
のうち、第１のテンプレートとの相関計算によりしきい
値を超え、かつ最高の相関係数が得られたもののみがテ
ンプレート一致部分である、請求項６に記載のテンプレ
ートとデータの探索領域との一致部分を位置特定するた
めの方法。 - 【請求項８】 所与のテンプレート一致の可能性のある
部分の近傍は、第１の軸と平行に第１のステップサイズ
未満だけ離れ、第２の軸と平行に第２のステップサイズ
未満だけ離れた、探索領域のすべての可能性のあるウィ
ンドウに対応する、請求項５に記載のテンプレートとデ
ータの探索領域との一致部分を位置特定するための方
法。 - 【請求項９】 前記第１のステップサイズを導出するス
テップは、 第１のウィンドウ領域に関して第１の軸に沿って、パデ
ィングされたテンプレート内のウィンドウ領域と第１の
テンプレートとの相関計算をし、前記各ウィンドウ領域
に対して相関係数を得るステップと、 第１のウィンドウ領域と、第１の軸に沿って第１の方向
に向かったところの切断値基準と一致する相関係数を有
するウィンドウ領域との間の第１の軸に沿っての第１の
距離を決定するステップと、 第１のウィンドウ領域と、第１の軸に沿って第１の方向
と反対の第２の方向に向かったところの切断値基準に一
致する相関係数を有するウィンドウ領域との間の第１の
軸に沿っての第２の距離を決定するステップと、 第１の距離および第２の距離から第１のステップサイズ
を導出するステップとを含む、請求項２に記載のテンプ
レートとデータの探索領域との一致部分を位置特定する
ための方法。 - 【請求項１０】 テンプレートをパディングされたテン
プレートに拡大する前記ステップは、第１のテンプレー
トを反復して、第１のテンプレートの複数のコピーから
パディングされたテンプレートを形成するステップを含
む、請求項２に記載のテンプレートとデータの探索領域
との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項１１】 テンプレートをパディングされたテン
プレートに拡大する前記ステップは、 第１の複数のデータ点からパディング値を導出するステ
ップと、 パディングされたテンプレートを形成するため第１のテ
ンプレートに付け加えられる各データ点に対する値とし
てパディング値を使用するステップとを含む、請求項２
に記載のテンプレートとデータの探索領域との一致部分
を位置特定するための方法。 - 【請求項１２】 パディング値を導出する前記ステップ
は、第１の複数のデータ点の平均値を決定するステップ
を含み、パディング値は決定された平均値である、請求
項１１に記載のテンプレートとデータの探索領域との一
致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項１３】 第１のウィンドウ領域に関して第３の
軸に沿って、パディングされたテンプレート内のウィン
ドウ領域と、第１のテンプレートとの相関計算をし、第
３のステップサイズを導出するステップをさらに含み、
ウィンドウ領域のサブセットを選択する前記ステップ
は、第１のステップサイズ、第２のステップサイズおよ
び第３のステップサイズを使用して、テンプレート一致
部分についての評価を行なうため探索領域のウィンドウ
を選択するステップを含む、請求項２に記載のテンプレ
ートとデータの探索領域との一致部分を位置特定するた
めの方法。 - 【請求項１４】 第１の軸および第２の軸は線形軸であ
り、第３の軸は回転軸である、請求項１３に記載のテン
プレートとデータの探索領域との一致部分を位置特定す
るための方法。 - 【請求項１５】 第１の軸および第２の軸は線形軸であ
り、第３の軸は時間に対応する、請求項１３に記載のテ
ンプレートとデータの探索領域との一致部分を位置特定
するための方法。 - 【請求項１６】 第１の軸および第２の軸は線形軸であ
り、第３の軸は周波数に対応する、請求項１３に記載の
テンプレートとデータの探索領域との一致部分を位置特
定するための方法。 - 【請求項１７】 第１の軸、第２の軸および第３の軸
は、直交する空間軸である、請求項１３に記載のテンプ
レートとデータの探索領域との一致部分を位置特定する
ための方法。 - 【請求項１８】 第１のテンプレートおよびパディング
されたテンプレートを複数のサブサンプリング係数につ
いてサブサンプリングするステップと、 各サブサンプリング係数について、サブサンプリングさ
れた第１のテンプレートと、サブサンプリングされたパ
ディングされたテンプレート内のウィンドウ領域との相
関計算をし、サブサンプリング係数に対応する相関係数
を得るステップと、 サブサンプリング係数に対応するそれぞれの相関係数の
各々に基づいて第３のステップサイズを導出するステッ
プとをさらに含む、請求項２に記載のテンプレートとデ
ータの探索領域との一致部分を位置特定するための方
法。 - 【請求項１９】 複数の各倍率について、第１のテンプ
レートおよびパディングされたテンプレートの一方を第
１のテンプレートおよびパディングされたテンプレート
の他方に対して拡大／縮小するステップと、 第１のウィンドウにおいて、各倍率について、第１のテ
ンプレートおよびパディングされたテンプレートの拡大
／縮小された一方と、第１のテンプレートおよびパディ
ングされたテンプレートの他方との相関計算をし、倍率
に対応する相関係数を得るステップと、 倍率に対応するそれぞれの相関係数の各々に基づいて第
３のステップサイズを導出するステップとをさらに含
む、請求項２に記載のテンプレートとデータの探索領域
との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項２０】 第１のテンプレートおよびパディング
されたテンプレートから第３のステップサイズを導出す
るステップをさらに含み、探索領域は２次元探索領域で
あり、第１のステップサイズ、第２のステップサイズお
よび第３のステップサイズを使用して、テンプレート一
致部分についての評価を行なうため探索領域のウィンド
ウを選択する前記ステップは、 ２次元探索領域から探索領域スライスを導出し３次元探
索領域を得るステップを含み、２次元探索領域は３次元
探索領域の１スライスである、請求項２に記載のテンプ
レートとデータの探索領域との一致部分を位置特定する
ための方法。 - 【請求項２１】 第１のステップサイズ、第２のステッ
プサイズおよび第３のステップサイズを使用してテンプ
レート一致部分についての評価を行なうため探索領域の
ウィンドウを選択するステップはさらに、 第３のステップサイズを使用して３次元探索領域を形成
するすべてのスライスからスライスのサブセットを選択
するステップと、 スライスのサブセット中の各スライスについて、第１の
テンプレートとの一致部分を位置特定するため、評価す
るため、前記各スライス内のウィンドウ領域のサブセッ
トを選択するステップとをさらに含み、第１のステップ
サイズおよび第２のステップサイズはウィンドウ領域の
サブセットを選択するため使用され、さらに、 ウィンドウの選択されたサブセットの各ウィンドウと第
１のテンプレートとの相関計算をするステップをさらに
含む、請求項２０に記載のテンプレートとデータの探索
領域との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項２２】 第１のテンプレートとの相関計算の結
果、予め定められた値を上回る相関係数となった、相関
計算された各ウィンドウ領域を、テンプレート一致の可
能性のある部分として識別するステップをさらに含む、
請求項２１に記載のテンプレートとデータの探索領域と
の一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項２３】 テンプレート一致の可能性のある部分
の所与の１つのいずれにも、ホームスライスが存在し、
ホームスライス中にテンプレート一致の可能性のある部
分のこのような所与の１つが位置し、 各テンプレート一致の可能性のある部分の１つに対し
て、前記１つのテンプレート一致の可能性のある部分の
ホームスライスから第３のステップサイズよりも少しだ
け離れた、３次元探索領域内の近傍スライスに前記１つ
の一致の可能性のある部分を写影し、近傍スライス中の
ウィンドウのテストサブセットを得るステップと、 各テンプレート一致の可能性のある部分について、前記
１つのテンプレート一致の可能性のある部分についてウ
ィンドウのテストサブセット中の各ウィンドウと第１の
テンプレートとの相関計算をするステップと、 第１のテンプレートへの相関計算の結果予め定められた
値を上回る相関係数となった、ウィンドウのテストサブ
セット中の各相関計算されたウィンドウを、他のテンプ
レート一致の可能性のある部分として識別するステップ
とをさらに含み、前記他のテンプレート一致の可能性の
ある部分を含む前記近傍スライスのスライスは、前記他
のテンプレート一致の可能性のある部分に対するホーム
スライスである、請求項２２に記載のテンプレートとデ
ータの探索領域との一致部分を位置特定するための方
法。 - 【請求項２４】 ウィンドウのサブセットはウィンドウ
の第１のサブセットであり、各テンプレート一致の可能
性のある部分および各前記他のテンプレート一致部分
は、一致候補であり、 各一致候補について、一致候補の近傍のウィンドウの第
２のサブセットを選択するステップと、 選択されたウィンドウ領域の第２のサブセット中の各ウ
ィンドウ領域と第１のテンプレートとの相関計算をする
ステップとをさらに含む、請求項２３に記載のテンプレ
ートとデータの探索領域との一致部分を位置特定するた
めの方法。 - 【請求項２５】 第１のテンプレートとの相関計算の結
果、しきい値を上回る相関係数となる、第２のサブセッ
ト中の１つまたは２つ以上の相関計算されたウィンドウ
領域をテンプレート一致部分として識別するステップを
さらに含む、請求項２４に記載のテンプレートとデータ
の探索領域との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項２６】 テンプレート一致部分は、第１のテン
プレートとの相関計算の結果、しきい値を上回る最高相
関係数となる、ウィンドウの第２のサブセット中のウィ
ンドウとして選択される、請求項２５に記載のテンプレ
ートとデータの探索領域との一致部分を位置特定するた
めの方法。 - 【請求項２７】 前記１つの一致候補の近傍は、第１の
軸と平行に前記１つの一致候補から第１のステップサイ
ズ未満だけ離れ、第２の軸と平行に前記１つの一致候補
から第２のステップサイズ未満だけ離れた、前記１つの
一致候補のホームスライス上のすべての可能性のあるウ
ィンドウに対応する、請求項２４に記載のテンプレート
とデータの探索領域との一致部分を位置特定するための
方法。 - 【請求項２８】 探索領域は２次元探索領域であり、 第１のテンプレートおよびパディングされたテンプレー
トから第３のステップサイズを導出するステップと、 ２次元探索領域をサブサンプリングするためのサブサン
プリング係数として第３のステップサイズを使用して、
サブサンプリングされた探索領域を導出するステップ
と、 第１のテンプレートをサブサンプリングするためのサブ
サンプリング係数として第３のステップサイズを使用し
て、サブサンプリングされたテンプレートを導出するス
テップとをさらに含み、 サブサンプリングされた探索領域のウィンドウは、サブ
サンプリングされたテンプレートをサブサンプリングさ
れた探索領域上に重ね合わせることで決定される領域内
のサブサンプリングされた探索領域のデータ点を含み、
サブサンプリングされた探索領域のすべての可能性のあ
るウィンドウのセットは、サブサンプリングされたテン
プレートが重なり得るすべての可能性のある領域を含
み、 サブサンプリングされた探索領域のすべての可能性のあ
るウィンドウのセット中各ウィンドウについて、前記１
つのウィンドウと第１のテンプレートとの相関計算を
し、相関係数を導出するステップと、 相関係数が予め定められた値を上回るすべての可能性の
あるウィンドウのセットの各ウィンドウを、候補位置と
して識別するステップとをさらに含む、請求項２に記載
のテンプレートとデータの探索領域との一致部分を位置
特定するための方法。 - 【請求項２９】 サブサンプリングされた探索領域は複
数のデータ点を含み、複数のデータ点の各データ点は２
次元探索領域のｎ2データ点に対応し、ｎは第３のステ
ップサイズに等しく、さらに、 サブサンプリングされた探索領域内の各候補位置につい
て、サブサンプリングされた探索領域内の前記１つの候
補位置に対応する２次元探索領域内のウィンドウの第１
のサブセットを選択し、ウィンドウの少なくとも１つの
第１のサブセットを得るステップと、 ウィンドウの前記少なくとも１つの第１のサブセットの
各々について、第１のステップサイズおよび第２のステ
ップサイズを使用してウィンドウの第２のサブセットを
選択するステップと、 第１のテンプレートとの相関計算で予め定められた値を
上回る相関係数となる、ウィンドウの第２のサブセット
中の各ウィンドウを、一致候補として識別するステップ
とを含む、請求項２８に記載のテンプレートとデータの
探索領域との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項３０】 各一致候補について、一致候補の近傍
のウィンドウの第３のサブセットを選択するステップ
と、 選択されたウィンドウ領域の第３のサブセット中の各ウ
ィンドウ領域と第１のテンプレートとの相関計算をする
ステップとをさらに含む、請求項２９に記載のテンプレ
ートとデータの探索領域との一致部分を位置特定するた
めの方法。 - 【請求項３１】 第１のテンプレートへの相関計算の結
果しきい値を上回る相関係数となる第３のサブセット中
の１つまたは２つ以上の相関計算されたウィンドウ領域
を、テンプレート一致部分として識別するステップをさ
らに含む、請求項３０に記載のテンプレートとデータの
探索領域との一致部分を位置特定するための方法。 - 【請求項３２】 データの対象テンプレートと、データ
の探索領域との間の一致部分を位置特定するため、それ
によって探索領域内のウィンドウ領域のサブセットが選
択される、ステップサイズを決定するための方法であっ
て、対象テンプレートは、第１の複数のデータ点を含
み、探索領域は、第１の複数のデータ点の数を上回る第
２の複数のデータ点を含み、前記方法は、 対象テンプレートから生成されたテンプレートを生成す
るステップと、 生成されたテンプレート内のウィンドウ領域と、対象テ
ンプレートとの相関計算をし、ステップサイズを導出す
るステップとを含む、ステップサイズを決定するための
方法。 - 【請求項３３】 データの対象テンプレートと、データ
の探索領域との間の一致部分を位置特定するため、それ
によって探索領域内のウィンドウ領域のサブセットが選
択される、ステップサイズを決定するためのデバイスで
あって、対象テンプレートは、第１の複数のデータ点を
含み、探索領域は、第１の複数のデータ点の数を上回る
第２の複数のデータ点を含み、前記デバイスは、 対象テンプレートから生成されたテンプレートを生成す
る生成器と、 生成されたテンプレート内のウィンドウ領域と、対象テ
ンプレートとの相関計算をし、ステップサイズを導出す
る相関器とを含む、ステップサイズを決定するためのデ
バイス。 - 【請求項３４】 データの探索領域内のデータの第１の
テンプレートの位置を推定するための装置であって、第
１のテンプレートは、第１の複数のデータ点を含み、探
索領域は、第１の複数のデータ点の数を上回る第２の複
数のデータ点を含み、前記装置は、 ステップサイズを使用して探索領域内のウィンドウ領域
のサブセットを選択する選択器を含み、ステップサイズ
は、第１のテンプレートから生成された、生成されたテ
ンプレートと、第１のテンプレートとを比較することに
よって決定され、前記装置はさらに、 データの第１のテンプレートとデータの探索領域との間
の一致部分を位置特定するため、選択されたウィンドウ
領域のサブセットを評価する評価器を含む、データの探
索領域内のデータの第１のテンプレートの位置を推定す
るための装置。 - 【請求項３５】 データの探索領域内のデータの第１の
テンプレートの位置を推定するための装置であって、第
１のテンプレートは第１の複数のデータ点を含み、探索
領域は第１の複数のデータ点の数を上回る数の第２の複
数のデータ点を含み、前記装置は、 第１のテンプレートを付加的なデータでパディングして
テンプレートをパディングされたテンプレートへ拡大す
るプロセッサを含み、パディングされたテンプレート内
の第１のウィンドウ領域は、第１のテンプレートにより
形成され第１の複数のデータ点を含み、前記装置はさら
に、 第１のウィンドウ領域に関し第１の軸に沿って、パディ
ングされたテンプレート内のウィンドウ領域と第１のテ
ンプレートとの相関計算をし、第１のステップサイズを
導出し、第１のウィンドウ領域に関し第２の軸に沿っ
て、パディングされたテンプレート内のウィンドウ領域
と第１のテンプレートとの相関計算をし、第２のステッ
プサイズを導出する、相関器を含み、 第１のステップサイズおよび第２のステップサイズは、
探索領域内の第１のテンプレートの位置を推定するため
評価するため、ウィンドウ領域を選択するため使用され
る、データの探索領域内のデータの第１のテンプレート
の位置を推定するための装置。 - 【請求項３６】 プロセッサは、可能性のあるウィンド
ウ領域のサブセット内の各ウィンドウ領域について、探
索領域内の可能性のあるウィンドウ領域のサブセットの
１つのウィンドウ領域と第１のテンプレートとそれぞれ
相関計算し、可能性のあるウィンドウ領域のサブセット
は、第１のステップサイズおよび第２のステップサイズ
のいずれか一方または両方を使用して探索領域内のすべ
ての可能性のあるウィンドウ領域から選択され、サブセ
ットの前記１つのウィンドウ領域と第１のテンプレート
とそれぞれ相関計算するステップにおいて行なわれるそ
れぞれの相関計算各々の結果相関係数が得られ、プロセ
ッサはさらに、第１のテンプレートと可能性のあるウィ
ンドウ領域のサブセット内の前記１つのウィンドウ領域
との間のそれぞれの相関計算の各々について得られた相
関係数を予め定められた値と比較する、請求項３１に記
載のデータの探索領域内のデータの第１のテンプレート
の位置を推定するための装置。 - 【請求項３７】 プロセッサは、得られる相関係数が予
め定められた値と一致した、サブセット内の前記１つの
ウィンドウ領域各々をテンプレート一致の可能性のある
部分として識別する、請求項３６に記載のデータの探索
領域内のデータの第１のテンプレートの位置を推定する
ための装置。 - 【請求項３８】 ウィンドウ領域のサブセットは、ウィ
ンドウ領域の第１のサブセットであり、プロセッサは、
前記識別されたテンプレート一致の可能性のある部分の
うち所与のテンプレート一致の可能性のある部分の近傍
の探索領域内のウィンドウ領域の第２のサブセットを選
択し、プロセッサはさらに、ウィンドウ領域の選択され
た第２のサブセット中の各ウィンドウ領域と第１のテン
プレートとの相関計算をする、請求項３７に記載のデー
タの探索領域内のデータの第１のテンプレートの位置を
推定するための装置。 - 【請求項３９】 プロセッサは、第２のサブセットと、
局所テンプレート一致部分とのうちの、相関計算がされ
たウィンドウ領域のうち、第１のテンプレートとの相関
計算によりしきい値を超える相関係数が得られたものの
１または２以上をテンプレート一致部分として識別す
る、請求項３８に記載のデータの探索領域内のデータの
第１のテンプレートの位置を推定するための装置。 - 【請求項４０】 第２のサブセットと、局所テンプレー
ト一致部分とのうちの、相関計算がされたウィンドウ領
域のうち、第１のテンプレートとの相関計算によりしき
い値を超え、かつ最高の相関係数が得られたもののみが
テンプレート一致部分である、請求項３９に記載のデー
タの探索領域内のデータの第１のテンプレートの位置を
推定するための装置。 - 【請求項４１】 相関器は、第１のテンプレートと、パ
ディングされたテンプレート内のウィンドウ領域との相
関計算をし、第３のステップサイズを導出し、第１のス
テップサイズ、第２のステップサイズおよび第３のステ
ップサイズは、探索領域内の第１のテンプレートの位置
を推定するため評価するためウィンドウ領域を選択する
ために使用される、請求項３５に記載のデータの探索領
域内のデータの第１のテンプレートの位置を推定するた
めの装置。 - 【請求項４２】 第１の軸および第２の軸は線形軸であ
り、第３の軸は回転軸である、請求項４１に記載のデー
タの探索領域内のデータの第１のテンプレートの位置を
推定するための装置。 - 【請求項４３】 第１の軸、第２の軸および第３の軸
は、直交する空間軸である、請求項４１に記載のデータ
の探索領域内のデータの第１のテンプレートの位置を推
定するための装置。 - 【請求項４４】 第１の軸および第２の軸は線形軸であ
り、第３の軸は時間に対応する、請求項４１に記載のデ
ータの探索領域内のデータの第１のテンプレートの位置
を推定するための装置。 - 【請求項４５】 第１の軸および第２の軸は線形軸であ
り、第３の軸は周波数に対応する、請求項４１に記載の
データの探索領域内のデータの第１のテンプレートの位
置を推定するための装置。
Applications Claiming Priority (4)
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