JP2000285239A - 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定パターンを画像から高速に検索する画像
処理装置、方法及び画像処理プログラムを記録した記録
媒体を提供する。 【解決手段】 画像処理装置は、画像の一部の検索領域
Ｒについて特定パターンを検索する。この検索領域Ｒを
画像２０中において主走査方向、副走査方向にシフトさ
せて画像２０を走査する。検索領域Ｒのサイズは、副走
査方向（ｘ方向）において特定パターンのｘ方向サイズ
よりも第１の所定量（例えば、ｎ画素）だけ大きなサイ
ズに、主走査方向（ｙ方向）において特定パターンのｙ
方向サイズよりも第２の所定量（例えば、ｎ画素）だけ
大きなサイズに設定する（ａ）。検索領域Ｒは副走査時
は第１の所定量だけシフトさせ（ｂ）、主走査時は第２
の所定量だけシフトさせる（ｃ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像から所定パタ
ーンを認識するための画像処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像に含まれる特定パターンの位
置検出や、特定パターンの形状認識等のために行われる
パターンマッチング処理は、カメラ等に取りこまれた画
像の各画素のデータを二値データまたは多値データとし
て画像メモリに記憶させ、この記憶させたデータと、予
めメモリに記憶されている特定パターンを特定するため
に参照される基準パターンの各画素のデータとを画素毎
に照合することにより行われていた。

【０００３】この照合においては、特定パターンを検索
する画像に対して、基準パターンを一画素ずつ画像のｘ
方向またはｙ方向にシフトしながら画像全体を走査して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、特定パターンを検索する画像の画素と基準パタ
ーンの画素とを一画素ずつシフトしながら照合するた
め、多大な処理時間を要するという問題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決すべくなされたも
のであり、その目的とするところは、画像から特定パタ
ーンを高速に検出することができる画像処理装置、画像
処理方法及び画像処理プログラムを記録した記録媒体を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る画像処理装置は、画像から所定パター
ンの検索を行う画像処理装置であって、主走査方向にお
いて所定パターンのサイズより第１の所定量以上大きな
サイズに、副走査方向において所定パターンのサイズよ
り第２の所定量以上大きなサイズに検索領域の大きさを
設定する手段と、主走査時に検索領域を主走査方向に第
１の所定量だけ移動させ、副走査時に検索領域を副走査
方向に第２の所定量だけ移動させることにより検索領域
の位置を決定する手段と、位置が決定された検索領域内
において所定パターンの検索を行う手段とを備える。

【０００７】本発明に係る画像処理方法は、画像から所
定パターンの検索を行う画像処理方法において、主走査
方向において所定パターンのサイズより第１の所定量以
上大きなサイズに、副走査方向において所定パターンの
サイズより第２の所定量以上大きなサイズに検索領域の
大きさを設定し、主走査時に検索領域を主走査方向に第
１の所定量だけ移動させ、副走査時に検索領域を副走査
方向に第２の所定量だけ移動させることにより検索領域
の位置を決定し、位置が決定された検索領域内において
所定パターンの検索を行う。

【０００８】本発明に係る記録媒体はコンピュータ読み
取り可能な記録媒体であって、以下の画像処理プログラ
ムを記録する。すなわち、画像処理プログラムは、画像
から所定パターンの検索を行う画像処理プログラムであ
って、主走査方向において所定パターンのサイズより第
１の所定量以上大きなサイズに、副走査方向において所
定パターンのサイズより第２の所定量以上大きなサイズ
に検索領域の大きさを設定する手順と、主走査時に検索
領域を主走査方向に第１の所定量だけ移動させ、副走査
時に検索領域を副走査方向に第２の所定量だけ移動させ
ることにより検索領域の位置を決定する手順と、位置が
決定された検索領域内において所定パターンの検索を行
う手順とをコンピュータに実行させるためのプログラム
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を用いて本発明
に係る画像処理装置の実施の形態を詳細に説明する。

【００１０】（画像処理装置の構成）図１に本実施形態
の画像処理装置（以下、「システム」という。）の概略
構成図を示す。図１に示すように、システムは中央演算
処理（以下、「ＣＰＵ」という。）を備え、システム全
体を制御する制御装置１を中心として構成される。ＣＰ
Ｕには例えばインテル社製のペンティアム等が用いられ
る。この制御装置１には、画像あるいは文字等の表示
や、操作のための表示等を行うディスプレイ２と、各種
入力、指示操作等を行うためのキーボード３およびマウ
ス４と、データ保管媒体であるフロッピー（登録商標）
ディスク装置５ａおよびハードディスク装置６と、文字
や画像データ等を印刷するプリンタ７と、画像データを
取り込むためのスキャナ８と、ＣＤ−ＲＯＭ９ａに格納
されたデータを読み出すためのＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂ
と、音声出力のためのスピーカ１０と、音声入力のため
のマイクロホン１１とが接続される。

【００１１】図２に本システムのブロック図を示す。Ｃ
ＰＵ２０１には、データバス２２０を介して、本システ
ムを制御するプログラムが格納されているＲＯＭ２０３
と、ＣＰＵ２０１が制御のために実行するプログラムや
データを一時的に格納するＲＡＭ２０４とが接続され
る。また、ＣＰＵ２０１にデータバス２２０を介して接
続される回路には、画像あるいは文字等の表示のためデ
ィスプレイ２を制御する表示制御回路２０５と、キーボ
ード３からの入力を転送制御するキーボード制御回路２
０６と、マウス４からの入力を転送制御するマウス制御
回路２０７と、フロッピーディスク装置５ｂを制御する
フロッピーディスク装置制御回路２０８と、ハードディ
スク装置６を制御するハードディスク装置制御回路２０
９と、プリンタ７への出力を制御するプリンタ制御回路
２１０と、スキャナ８を制御するスキャナ制御回路２１
１と、ＣＤ−ＲＯＭ装置９ｂを制御するＣＤ−ＲＯＭ装
置制御回路２１２と、スピーカ１０を制御するスピーカ
制御回路２１３と、マイクロホン１１を制御するマイク
ロホン制御回路２１４とがある。さらに、ＣＰＵ２０１
には、システムを動作させるために必要な基準クロック
を発生させるためのクロック２０２が接続され、また、
各種拡張ボードを接続するための拡張スロット２１５が
データバス２２０を介して接続される。なお、拡張スロ
ット２１５にＳＣＳＩＩボードを接続し、このＳＣＳＩ
Ｉボードを介してフロッピーディスク装置５ｂ、ハード
ディスク装置６、スキャナ８またはＣＤ−ＲＯＭ装置９
ｂ等を接続してもよい。

【００１２】なお、上記システムにおいて、データ保管
媒体としてはフロッピーディスク５ａ、ハードディスク
装置６を用いているが、光磁気ディスク（ＭＯ）等の他
の情報記録媒体でもよい。また、画像データ入力装置と
してスキャナ８を用いているが、スチルビデオカメラや
デジタルカメラ等の他のデータ入力装置であってもよ
い。さらに、出力装置としてプリンタ７を用いている
が、デジタル複写機等の他の出力装置であってもよい。
また、本システムでは、データの管理システムを実現す
るプログラムをＲＯＭ２０３に格納する。しかし、本プ
ログラムの一部または全部をフロッピーディスク５ａや
ハードディスク装置６やＣＤ−ＲＯＭ９ｂ等の情報記録
媒体に格納しておき、必要に応じて情報記録媒体よりプ
ログラムおよびデータをＲＡＭ２０４に読み出し、これ
を実行させてもよい。

【００１３】（メインルーチン）図３は本システムにお
いてＣＰＵ２０１が実行するプログラムのメインルーチ
ンを示すフローチャートである。なお、本システム（Ｃ
ＰＵ２０１）はユーザの操作に従い各処理を順次実行し
ていく。

【００１４】本プログラムが起動されると、まず、以降
の各処理で必要なフラグ等のイニシャライズや、初期メ
ニュー画面の表示等を行う初期設定処理が行われる（Ｓ
１）。初期メニュー画面上では「画像認識」、「その
他」等の処理を選択するための所定のアイコンが表示さ
れており、ユーザがこのアイコンを選択すると、そのア
イコンに応じた処理が実行される。次に、初期メニュー
画面上でユーザによりいずれかの処理が選択されたか否
かが判定される（Ｓ２）。ステップＳ２において「画像
認識」が選択されれば、入力した画像中における配置パ
ターンの有無を確認する処理を行う画像認識処理（Ｓ
３）へ進み、その後、ステップＳ２へ戻る。ステップＳ
２において「その他」が選択されれば、画像認識以外の
所定の処理であるその他処理（Ｓ４）を行い、その後、
ステップＳ２へ戻る。ステップＳ２において「終了」が
選択されれば、システムの動作を終了するための所定の
後処理（S５）を行い、本制御を終了する。ステップＳ
２において何も選択されない場合は、ユーザによりいず
れかの処理が選択されるのを待つ。

【００１５】その他処理（ステップＳ４）及び後処理
（ステップＳ５）については、一般的な情報処理システ
ムにおいて使用される処理と基本的に同様であるので、
ここでの説明は省略する。画像認識処理（ステップＳ
３）の詳細は後述する。

【００１６】（特定パターンの検索領域）ところで、本
実施形態の画像処理装置は、画像から特定パターンを検
索する際に、画像の所定の検索領域毎に特定パターンの
検索を行う。つまり、画像の一部の領域を検索領域と
し、この検索領域を画像中において所定の走査方向にシ
フトし、そのシフトした位置の検索領域において特定パ
ターンの検索を行う。以下にこの検索領域のサイズ及び
シフト量について説明する。

【００１７】検索領域のサイズは次のように決定する。
すなわち、図４の（ａ）に示すように、検索領域Ｒのサ
イズは検索しようとする特定パターンのサイズよりもｘ
方向（すなわち、副走査方向（図中、右方向））及びｙ
方向（すなわち、主走査方向（図中、下方向））におい
て、それぞれの所定量（以下「サイズ増加量」とい
う。）だけ大きく設定する。これらの増加量は２画素以
上に設定する。なお、ここでは説明の便宜上、ｘ方向、
ｙ方向のサイズ増加量は同じ量（ｎ画素（ｎ≧２））に
設定している。なお、ここでは、各方向のシフト量とそ
れぞれの方向のサイズ増加量とを同じ量に設定したが、
サイズ増加量はシフト量よりも大きな量を設定してもよ
い。

【００１８】また、検索領域Ｒのｘ方向のシフト量はｘ
方向のサイズ増加量と等しくする。図４の（ｂ）に示す
ように画像処理装置は１つの検索領域Ｒを検索し終わる
と、それをｘ方向にｎ画素だけシフトした新たな検索領
域Ｒ'を検索する。このようにサイズ増加量だけ検索領
域をシフトさせるようにすることにより、図４の（ｂ）
に示すように検索領域Ｒとその次の検索領域Ｒ'とを合
わせた領域内に見つけたい配置パターン（破線円Ａ、
Ｂ、Ｃ）が存在すれば、いずれかの検索領域において必
ず検出できる。同様に、ｙ方向についても、そのシフト
量をｙ方向のサイズ増加量と等しくする。なお、検索領
域Ｒは図４の（ｃ）に示すようにｘ方向にシフトした結
果、画像２０の右端に達したとき（検索領域Ｒ'）は、
画像２０の左端に戻りかつｙ方向に所定量だけシフトす
る（検索領域Ｒ"）。

【００１９】以上のように、画像処理装置は配置パター
ンを検出する際に、配置パターンのサイズより所定量
（ｎ画素（ｎ≧２））だけ大きなサイズの検索領域を設
定し、画像中においてこの検索領域を所定量ずつシフト
させながら特定パターンの検出を行う。このように画像
全体ではなく、画像の一部の限られた領域を検索領域と
し、この領域毎に特定パターンを検索することにより、
画像全体を通して検索する場合に比べて検索に要するメ
モリ上の作業領域を削減でき、また、処理時間を短縮で
きる。さらに、検索領域を所定量ずつシフトさせなが
ら、特定パターンを検索するので、従来の１画素ずつシ
フトさせる場合に比べて走査時間が低減され、特定パタ
ーンの検索時間を低減できる。なお、上記所定量ｎは実
験により最適な値を求めるのが好ましい。実験では、ｎ
＝１の場合に対してｎ＝２のときで約３倍、ｎ＝３のと
きで約７倍の高速処理が確認された。

【００２０】（エレメント及び特定（配置）パターンの
検出方法）本画像処理装置が検出する特定パターンにつ
いて説明する。図５に検索対象とする特定パターンの一
例を示す。この図に示すように特定パターンＭは複数の
エレメント（要素となる画像）Ｐ1〜Ｐ5からなり、これ
らのエレメントＰ1〜Ｐ5が一定の相対的な位置関係で配
置されている。エレメントＰ1〜Ｐ5は少なくとも1つの
画素からなる所定の画像であって特定パターンの構成要
素である。システムはこれらのエレメントＰ1〜Ｐ5と、
エレメントＰ1〜Ｐ5の相対的位置関係を判断することに
より特定パターンＭを認識する。以下、このようなエレ
メントの一定の配置により特定されるパターンを「配置
パターン」という。

【００２１】配置パターンを構成する各エレメントの認
識は図６の（ａ）に示すエレメント認識フィルタを用い
て行う。具体的には次のように行う。すなわち、エレメ
ント認識フィルタ２０ｆを画像２０の一部の領域と重ね
合わせ、エレメント認識フィルタ２０ｆの中央部分（ド
ットによるハッチング部分）とその周辺部分（斜線によ
るハッチング部分）のそれぞれの領域で画像の画素の特
徴量を抽出する。その特徴量が所定範囲内にある画素を
ラベリングし、そのラベリングされた画素の数がフィル
タ２０ｆの中央部分及びその周辺部分のそれぞれにおい
て、それぞれの所定範囲内にあるときに、そのフィルタ
２０ｆの中央部分の位置にエレメントが存在するとす
る。例えば、フィルタ２０ｆの中央部分におけるラベリ
ングされた画素数が４５以上で、その周辺部分における
ラベリングされた画素数が１つ以下のときにエレメント
が存在するとする。エレメントはエレメント認識フィル
タ２０ｆの中央部分の位置に検出されたとする。なお、
ここでは、エレメントは円形のパターンとしている。

【００２２】前述のように画像処理装置は検索領域Ｒ毎
に配置パターンの検索を行う。したがって、画像処理装
置は図６の（ｂ）に示すように検索領域Ｒ内をエレメン
ト認識フィルタ２０ｆで走査し、エレメントを検出して
配置パターンの有無を確認する。

【００２３】次に、検出されたエレメントから配置パタ
ーンを認識する方法について説明する。画像処理装置
は、検索領域Ｒ内をエレメント認識フィルタ２０ｆで走
査し、エレメントを検出すると、検出されたエレメント
の相対的な位置関係を確認し、それらが特定の位置関係
で配置されているか否かを判断することにより配置パタ
ーンを認識する。具体的には、まず、検索領域Ｒ中で検
出された複数のエレメントの中からエレメント間の距離
が最大となるエレメントを２つ特定する。次に、これら
２つのエレメントの位置関係を求める。２つのエレメン
トの位置関係が求まれば他のエレメントの位置は必然的
に決定される。したがって、２つのエレメントの位置関
係からその他のエレメントが存在すべき位置を求め、そ
の求めた位置にエレメントが存在するか否かを確認す
る。全てのエレメントがその求めた位置に確認できれば
その検索領域Ｒ中に配置パターンが存在すると認識す
る。

【００２４】以上のように、エレメント間の距離が最大
となる２つのエレメントを最初に求めているが、エレメ
ント間の距離が所定値となる２つのエレメントを最初に
求めてもよい。なお、エレメント間距離が最大となる２
つのエレメントを最初に求めのは、他のエレメント位置
を求める際の誤差を小さくするためである。例えば、図
７の（ａ）、（ｂ）に示すように、最初に、エレメント
間距離が最大となるエレメントＰ1、Ｐ2を求めた場合で
は、最初のエレメント検出時に誤差（エレメントＰ2と
エレメントＰ'2間の差）があったときに、他のエレメン
トを求めたときの誤差（エレメントＰ3とエレメントＰ'
3間の差）は元の誤差よりも小さくなる。これに対し、
図７の（ｃ）、（ｄ）に示すように、最初にエレメント
間距離が最大となるエレメントＰ1、Ｐ2を求めない場合
では、最初のエレメント検出時に誤差（エレメントＰ2
とエレメントＰ'2間の差）があったときに、他のエレメ
ントを求めたときの誤差（エレメントＰ3とエレメント
Ｐ'3間の差）は元の誤差よりも大きくなる。このよう
に、最初に最大距離のエレメントを求めることにより残
りのエレメントを求める際の誤差を小さくできる。

【００２５】（画像認識処理）以下、画像認識処理（ス
テップＳ３）を図８から図１３のフローチャートを用い
て説明する。

【００２６】図８に示すように、最初に、配置パターン
の検索対象である画像２０の画像データを入力する（Ｓ
３０１）。すなわち、ユーザにより指定された画像２０
の画像データをＲＡＭ２０４にロードする。次に、検索
領域Ｒのサイズを設定する（Ｓ３０２）。検索領域Ｒの
サイズは前述したように、ｘ方向とｙ方向のそれぞれに
おいて配置パターンのサイズにサイズ増加量を加えた大
きさに設定する。

【００２７】次に、検索領域Ｒのｙ方向の位置を画像の
上端に設定するため、座標Ｙを０に設定する（Ｓ３０
３）。検索領域Ｒのｘ方向の位置を画像２０の左端に設
定するため、座標Ｘを０に設定する（Ｓ３０４）。座標
値Ｘ、Ｙは検索領域Ｒの左上端とし、この位置を基準と
して決定されたサイズで矩形の検索領域Ｒが設定され
る。次に、この検索領域Ｒ内でエレメント認識フィルタ
２０ｆを用いてエレメントを検出し、配置パターンを検
出する処理を行う（Ｓ３０５）。この処理の詳細は後述
する。その後、検索領域Ｒをｘ方向に所定量だけシフト
させるため座標値Ｘにｘ方向のシフト量ｎを加える（Ｓ
３０６）。検索領域Ｒが画像２０の右端からはみ出すか
否かを判断し（Ｓ３０７）、はみ出さなければステップ
Ｓ３０５に戻り、ｘ方向にｎ画素だけシフトした新たな
検索領域で配置パターンの検出処理を行う。検索領域Ｒ
が画像２０の右端からはみ出すときは、検索領域Ｒをｙ
方向に所定量だけシフトさせるため座標値Ｙにｙ方向の
シフト量ｎを加える（Ｓ３０８）。その後、検索領域Ｒ
が画像２０の下端からはみ出すか否かを判断し（Ｓ３０
９）、はみ出さなければステップＳ３０４に戻り、画像
２０の左端でかつｙ方向にｎラインだけシフトした新た
な検索領域で配置パターンの検出処理を行う。以上のよ
うにして、画像２０上を検索領域Ｒをシフトさせてい
き、画像２０の全域についての配置パターン検出が終了
するまで上記処理（Ｓ３０４〜Ｓ３０９）を繰り返す。

【００２８】図９は検索領域でのパターン検出処理（ス
テップＳ３０５）のフローチャートである。本処理で
は、まず、第１エレメント検出処理を行う（Ｓ３１
１）。第１エレメント検出処理では、検索領域Ｒ内に含
まれる全てのエレメントを第１エレメント候補として検
出する。このとき検出された第１エレメント候補の数を
ｋとする。次に、その第１エレメント検出処理で検出さ
れたエレメントが３つ以上あったか否かを判断し（Ｓ３
１２）、３つ未満であればリターンする。検出されたエ
レメントが３つ以上であれば第２エレメント検出処理を
行う（Ｓ３１３）。第２エレメント検出処理では、第１
エレメント候補のエレメントから所定距離（エレメント
間距離の最大値）にあるエレメントを第２エレメント候
補とする。このとき検出された第２エレメント候補の数
をｍとする。第２エレメント候補が検出されたか否かを
判断する（Ｓ３１４）。第２エレメント候補が検出され
たとき（ｍ＞０）は、残りのエレメント検出処理を行い
（Ｓ３１５）、第２エレメント候補が検出されなかった
とき（ｍ＝０）はリターンする。第１エレメント候補と
第２エレメント候補は、配置パターンを検出するために
最初に検出される２つのエレメントの候補である。残り
のエレメント検出処理では、第１エレメント候補と第２
エレメント候補の中から選定されたエレメントとともに
配置パターンを構成する残りのエレメント候補の位置を
求め、これに基づいて配置パターンを検出する等の処理
を行う。以下に、上記第１エレメント検出処理（Ｓ３１
１）、第２エレメント検出処理（Ｓ３１３）及び残りの
エレメント検出処理（Ｓ３１５）について順に説明す
る。

【００２９】図１０は第１エレメント検出処理（ステッ
プＳ３１１）のフローチャートである。本処理では検索
領域Ｒの中に含まれるエレメントを全て検出し、これら
を第１エレメント候補とする。

【００３０】このため、まず、第１エレメント候補数を
示す変数ｋを０に初期化する（Ｓ４０１）。エレメント
認識フィルタ２０ｆが検索領域Ｒ内の上端に位置するよ
うにエレメント認識フィルタ２０ｆのｙ座標を決定する
（Ｓ４０２）。また、エレメント認識フィルタ２０ｆが
検索領域Ｒ内の左端に位置するようにエレメント認識フ
ィルタ２０ｆのｘ座標を決定する（Ｓ４０３）。エレメ
ント認識フィルタ２０ｆの左上端位置が座標（ｘ，ｙ）
に対応する。決定された位置でエレメント認識フィルタ
２０ｆによりエレメントが存在するか否かを調査し（Ｓ
４０４）、その結果を判断する（Ｓ４０５）。調査した
結果、エレメントが検出されたときは変数ｋをインクリ
メントし（Ｓ４０６）、検出されたエレメントの位置を
第ｋ番目のエレメント位置情報Ｐ(ｋ)としてＲＡＭ２０
４の所定領域に記憶する（Ｓ４０７）。エレメントが検
出されなかったときは、ステップＳ４０６、Ｓ４０７は
スキップする。

【００３１】次に、エレメント認識フィルタ２０ｆをｘ
方向に所定量だけシフトし（Ｓ４０８）、その後、エレ
メント認識フィルタ２０ｆが検索領域Ｒの右端からはみ
出さないか否かを判断する（Ｓ４０９）。エレメント認
識フィルタ２０ｆが検索領域Ｒの右端からはみ出さない
ときは、ステップＳ４０４に戻り、検索領域Ｒ内でｘ方
向にシフトした新たな位置でエレメントの検出を行う。
エレメント認識フィルタ２０ｆが検索領域Ｒの右端から
はみ出すときは、エレメント認識フィルタ２０ｆをｙ方
向に所定量だけシフトし（Ｓ４１０）、エレメント認識
フィルタ２０ｆが検索領域Ｒの下端からはみ出さないか
否かを判断する（Ｓ４１１）。エレメント認識フィルタ
２０ｆが検索領域Ｒの下端からはみ出さないときは、ス
テップＳ４０３に戻り、検索領域Ｒの左端でかつｙ方向
に所定量だけシフトした新たな位置からエレメントの検
出処理を行う。エレメント認識フィルタ２０ｆが検索領
域Ｒの下端からはみ出さすときはリターンする。このよ
うに、検索領域Ｒ内をエレメント認識フィルタ２０ｆを
シフトさせ、検索領域Ｒ全域についてのエレメント検出
が終了するまで上記処理（Ｓ４０３〜Ｓ４１１）を繰り
返す。

【００３２】図１１は第２エレメント検出処理（ステッ
プＳ３１３）のフローチャートである。本処理では、第
１エレメント検出処理で検出された各第１エレメント候
補に対して、そのエレメントから所定値だけ離れたエレ
メントを第２エレメント候補として求め、それらのエレ
メントの組み合わせを第１及び第２エレメント候補の組
Ｑ（ｍ）として求める。ここで、所定値は、検出しよう
とする配置パターンを構成するエレメント間の距離の中
の最大距離の値（以下、「最大距離」という。）に設定
する。

【００３３】具体的には、まず、第１エレメント候補を
指定するための変数ｉを１に初期化し（Ｓ５０１）、第
１エレメント候補と第２エレメント候補の組み合わせを
指定するための変数ｍを０に初期化する（Ｓ５０２）。

【００３４】その後、第２エレメント候補を指定するた
めの変数ｊをｉ＋１に設定する（Ｓ５０３）。以上のよ
うに設定された変数ｉ、ｊにより指定されるエレメント
位置Ｐ（ｉ）とＰ（ｊ）間の距離を算出する（Ｓ５０
４）。算出した距離が最大距離と等しいか否かを判断す
る（Ｓ５０５）。この判断においては、比較する距離の
差が所定の誤差範囲内であれば等しいとする。算出した
距離が最大距離に等しいときは、変数ｉ、ｊにより指定
されるエレメント位置にあるエレメントが第１エレメン
ト及び第２エレメント候補であると判断する。このと
き、変数ｍをインクリメントし（Ｓ５０６）、エレメン
ト位置Ｐ（ｉ）とＰ（ｊ）の組み合わせを、第ｍ番目の
第１及び第２エレメント候補の組Ｑ（ｍ）としてＲＡＭ
２０４の所定領域に記憶する（Ｓ５０７）。算出した距
離が最大距離に等しくないときは、これらの処理（ステ
ップＳ５０６、Ｓ５０７）は行わない。

【００３５】以後、変数ｊ、ｉを順次インクリメントし
ていき、第１エレメント検出処理で検出された全てのエ
レメント候補についてエレメント間距離を調査し、これ
らのエレメント候補の中から第１及び第２エレメント候
補の組Ｑ（ｍ）を全て求める（Ｓ５０３〜Ｓ５１１）。

【００３６】図１２は残りのエレメント検出処理（ステ
ップＳ３１５）のフローチャートである。本処理では、
第２エレメント検出処理で検出された第１及び第２エレ
メント候補の組み合わせを用いてそれらのエレメント間
の位置関係を求め、その位置関係に基づいて残りのエレ
メントの位置を特定することにより画像中の配置パター
ンを検出する。配置パターン検出時には所定の処理を行
う。なお、画像処理装置は、基準パターンとして、検出
しようとする配置パターンの各エレメントの位置情報を
ハードディスク６等の記憶装置に保持しており、このエ
レメント位置情報を参照して残りのエレメント位置を特
定する。

【００３７】具体的には、まず、本処理において第１及
び第２エレメント候補の組み合わせを指定するための変
数ｉを１に初期化する（Ｓ６０１）。その変数ｉで指定
される組Ｑ（ｉ）内の第１エレメントと第２エレメント
の位置に基づいて、他のエレメントがあるべき位置Ｒ
（１）〜Ｒ（Ｎ）を算出する（Ｓ６０２）。ここで、変
数Ｎは、配置パターンを構成する全エレメントの中から
第１及び第２エレメントを除いた残りのエレメントの数
である。配置パターンを構成するエレメントのうち２つ
のエレメント位置を特定すれば、それらのエレメントに
対する残りのエレメントの相対位置は明らかであるた
め、残りのエレメント位置は簡単に算出できる。

【００３８】例えば、図１４の（ａ）に示すように３点
Ａ（xa,ya）、Ｂ（xb,yb）、Ｘ（x,y）が配置されてい
る場合を考える。このとき、点Ｘの座標は点Ａを基準と
して点Ａから点Ｂに向かうベクトルｖ＝（xa-xb,ya-y
b）を用いて次式で表せる。

【数１】 ここで、α＝（線分ＡＸの長さ）／（線分ＡＢの長さ）
であり、θは線分ＡＢと線分ＡＸのなす角度である。

【００３９】このように、第３の点（Ｘ）の座標は、２
つの基準点（Ａ及びＢ）の座標が決まればそれらに基づ
いて求められる。つまり、ある配置パターンを検出する
場合は、その配置パターンを構成するエレメントのうち
最大距離を与える２つのエレメントすなわち第１及び第
２エレメントを特定し、それらのエレメント位置を基準
として他のエレメントについて上記α、θを事前に求め
ておくことにより、第１及び第２エレメントが求まれ
ば、上式により他のエレメントの位置が求められる。

【００４０】したがって、本実施形態では、配置パター
ンにおいて最大のエレメント間距離を与えるエレメント
の組すなわち第１及び第２エレメントをまず求め、それ
らの一方を基準とし、一方から他方へ向かうベクトル
（以下「基準ベクトル」という。）を求め、これを用い
て残りのエレメントの位置を求めるようにする。この
際、基準ベクトルの向きを逆にすると（上記の例では、
点Ｂから点Ａに向かうベクトルを基準ベクトルとする
と）、上式により求まる点は点Ｘ'になる。この点Ｘ'、
Ａ、Ｂにより形成される図形は、点Ｘ、Ａ、Ｂにより形
成される図形を１８０°回転させた図形と等しい。この
ことから、逆方向の２つの基準ベクトルを用いて残りの
エレメントの座標位置を算出することにより、一方の基
準ベクトルを用いて検出可能な配置パターンを１８０°
回転させたパターンも検出できる。

【００４１】今、図１４の（ｂ）で示すような配置パタ
ーンＭでのエレメント位置は次のように算出できる。こ
こで、配置パターンＭにおいて、エレメントＰ1、Ｐ2、
Ｐ4は同一円周上に配置され、エレメントＰ1、Ｐ2、Ｐ3
は同一直径上にあり、エレメントＰ3はエレメントＰ1、
Ｐ2の中点に配置されている。さらに、エレメントＰ4
は、それとエレメントＰ３を結ぶ直線がエレメントＰ1
と、Ｐ2を結ぶ直線と直交するように配置されている。
エレメントＰ1とエレメントＰ2が最大距離を与える。エ
レメントＰ1からＰ2へ向かうベクトルを基準ベクトルｖ
（x2-x1,y2-y1）とする。エレメントＰ3、Ｐ4はこの基
準ベクトルｖを用いてそれぞれ以下のように表すことが
できる。

【数２】

【数３】

【００４２】以上のようにして、残りのエレメントが位
置すべき座標値Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ）が求まると、これら
の座標値Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ）にエレメントがあるか否か
を判断することにより、配置パターンを構成するエレメ
ントの有無を判断する。具体的には、全エレメント候補
の座標値Ｐ（１）〜Ｐ（ｋ）の中から、座標の基準値Ｒ
（１）〜Ｒ（Ｎ）に最も距離が近いものを探し出し、そ
れらの誤差が許容範囲内であれば、その位置に配置パタ
ーンを構成するエレメントの１つが存在するとする。

【００４３】このため、図１２において、算出した残り
のエレメントの座標値Ｒ（ｊ）を指定するための変数ｊ
を１に設定し（Ｓ６０３）、座標値Ｒ（ｊ）と、全エレ
メント候補の座標値Ｐ（１）〜Ｐ（ｋ）のそれぞれとの
間の距離を算出し、この中の最小のものを求める（Ｓ６
０４）。この最小距離が所定の誤差範囲内にあるか否か
を判定する（Ｓ６０５）。最小距離が誤差範囲内にあれ
ばこれらの座標は一致するものとし、配置パターンを構
成する残りのエレメントのうちの１つが存在すると判定
する。その後、変数ｊをインクリメントし（Ｓ６０
６）、次の座標値Ｒ（ｊ）について同様にその位置にエ
レメントが存在するか否かを判定する（Ｓ６０４〜Ｓ６
０７）。以降、同様に、残りのエレメントの存在を確認
し、残りのエレメントの全ての座標において、エレメン
トの存在が確認できたときに、配置パターンが検出でき
たとする。配置パターンが検出できたときは、パターン
検出時の所定処理を行い（Ｓ６０８）、ステップＳ６０
９に進む。このパターン検出時の所定処理では、例え
ば、配置パターンを検出した座標値をファイルに記録し
たり、表示装置に配置パターンが検出できた旨のメッセ
ージを表示したりする。

【００４４】ステップＳ６６０４〜Ｓ６０７において、
一度でも座標値Ｒ（ｊ）にエレメントの存在が確認でき
なければ、このループ（Ｓ６０４〜Ｓ６０７）を脱し、
配置パターンが１８０°回転している場合のパターン検
出処理を行う（Ｓ６１１）。

【００４５】図１３に、配置パターンが１８０°回転し
ている場合のパターン検出処理のフローチャートを示
す。本処理では、前述のステップＳ６０４〜Ｓ６０７に
おいて検出できる配置パターンを１８０°回転させたと
きのパターンを検出する。このため、本処理では、最初
に、第１エレメントと第２エレメントの座標値を入れ換
えて残りのエレメントの座標値Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ）を求
める（Ｓ６２１）。すなわち、ステップＳ６０４〜Ｓ６
０７の場合とは逆向きの基準ベクトルを求めている。そ
れ以後の処理（ステップＳ６２２〜Ｓ６２７）について
は、前述のステップＳ６０３〜Ｓ６０８と同様である。
但し、ステップＳ６２４においてエレメントがあるべき
座標値Ｒ（ｊ）にエレメントの存在が確認できないとき
は即座にリターンし、ステップＳ６０９に進む。

【００４６】図１２に戻り、ステップＳ６０９におい
て、変数ｉをインクリメントし、全ての第１および第２
エレメントの組Ｑ（ｉ）に対して同様に配置パターンを
検出しする。配置パターン検出時には所定の処理を行
う。

【００４７】以上のように、本実施形態の画像処理装置
は、複数のエレメントからなり、各エレメントが一定の
相対的位置関係を有するパターンであって、その位置関
係によりそのパターンを特定できる配置パターンを画像
中から検索する際に、最大のエレメント間距離を与える
２つのエレメントを検出し、それらのエレメントの位置
関係に基づいて他のエレメントのあるべき位置を特定
し、その特定した位置に他のエレメントが検出できたと
きに画像中に配置パターンが存在すると認識する。これ
により、検索時に参照する基準パターンとして位置情報
のみを記憶しておくだけでよいため、少ない情報量で配
置パターンの検索ができる。また、２つのエレメントが
決まれば、残りのエレメント位置が算出できるため、そ
の算出位置近傍において残りのエレメントを検索すれば
よく、検索領域を限定できるため検索のための処理時間
が短縮できる。また、最初の２つのエレメントをエレメ
ント間が最大となるものを選定することにより、残りの
エレメント位置を算出する際の誤差も小さくなる。さら
に、エレメント間の相対的な位置関係により配置パター
ンを検出するため、画像中の配置パターンの向きに関係
なく配置パターンが検出できる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、検索領域の大きさを特
定パターンの大きさに加えて所定量以上大きなサイズに
設定し、さらにこの所定量だけ検索領域をずらしながら
画像全体を走査する。このように画像全体ではなく一定
の狭い領域を検索するため、特定パターンを検索するの
に要する処理時間が短縮される。また、この処理に必要
とされるメモリ等の作業領域も低減される。また、検索
領域の大きさを決定する際の所定量ずつ検索領域をシフ
トさせるため、検索領域内に特定パターンが存在すると
きは確実に特定パターンを検出できかつ走査に要する処
理時間を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像処理装置の構成の概略を示
す図。

【図２】 画像処理装置の制御装置を中心としたブロッ
ク図。

【図３】 画像処理装置におけるメインルーチンのフロ
ーチャート。

【図４】 （ａ）検索領域のサイズ、（ｂ）検索領域の
ｘ方向（副走査方向）へのシフト及び（ｃ）検索領域の
ｙ方向（主走査方向）へのシフトを説明した図。

【図５】 画像処理装置が検出する配置パターンの一例
を示す図。

【図６】 （ａ）エレメント認識フィルタと、（ｂ）そ
れを用いた検索領域内の走査を説明するための図。

【図７】 ２つのエレメントを用いて他のエレメントを
検出する際に生ずる誤差の大きさを説明した図。

【図８】 画像処理装置における画像認識処理のフロー
チャート。

【図９】 検索領域内での配置パターンの検出処理のフ
ローチャート。。

【図１０】 第１エレメント検出処理のフローチャー
ト。

【図１１】 第２エレメント検出処理のフローチャー
ト。

【図１２】 残りのエレメント検出処理のフローチャー
ト。

【図１３】 １８０°回転パターンの検出処理のフロー
チャート。

【図１４】 （ａ）点Ａ、点Ｂに対する点Ｘの位置関係
と、（ｂ）４つのエレメントからなる配置パターンの一
例を示した図。

【符号の説明】

１ 制御装置 ２ ディスプレイ ３ キーボード ４ マウス ５ａ フロッピーディスク，５ｂ フロッピーディスク
装置 ６ ハードディスク ９ａ ＣＤ−ＲＯＭ，５ｂ ＣＤ−ＲＯＭ装置 ２０ 画像 ２０ｆ エレメント認識フィルタ Ｍ 配置パターン Ｒ，Ｒ'，Ｒ” 検索領域 Ｐ１〜Ｐ５ エレメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B075 ND06 NK37 NK39 PP03 PP10 PP13 PQ02 QP05 QS03 5L096 FA14 FA66 FA69 GA17 GA34 GA55 JA09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像から所定パターンの検索を行う画像
   処理装置において、 検索領域の大きさを、主走査方向において上記所定パタ
   ーンのサイズより第１の所定量以上大きなサイズに、副
   走査方向において上記所定パターンのサイズより第２の
   所定量以上大きなサイズに設定する手段と、 主走査時に上記検索領域を主走査方向に上記第１の所定
   量だけ移動させ、副走査時に上記検索領域を副走査方向
   に上記第２の所定量だけ移動させることにより上記検索
   領域の位置を決定する手段と、 位置が決定された上記検索領域内において上記所定パタ
   ーンの検索を行う手段とを備えたことを特徴とする画像
   処理装置。
2. 【請求項２】 画像から所定パターンの検索を行う画像
   処理方法において、 主走査方向において上記所定パターンのサイズより第１
   の所定量以上大きなサイズに、副走査方向において上記
   所定パターンのサイズより第２の所定量以上大きなサイ
   ズに検索領域の大きさを設定し、 主走査時に上記検索領域を主走査方向に上記第１の所定
   量だけ移動させ、副走査時に上記検索領域を副走査方向
   に上記第２の所定量だけ移動させることにより上記検索
   領域の位置を決定し、 上記位置が決定された上記検索領域内において上記所定
   パターンの検索を行うことを特徴とする画像処理方法。
3. 【請求項３】 画像から所定パターンの検索を行う画像
   処理プログラムであって、 主走査方向において上記所定パターンのサイズより第１
   の所定量以上大きなサイズに、副走査方向において上記
   所定パターンのサイズより第２の所定量以上大きなサイ
   ズに検索領域の大きさを設定する手順と、 主走査時に上記検索領域を主走査方向に上記第１の所定
   量だけ移動させ、副走査時に上記検索領域を副走査方向
   に上記第２の所定量だけ移動させることにより上記検索
   領域の位置を決定する手順と、 上記位置が決定された上記検索領域内において上記所定
   パターンの検索を行う手順とをコンピュータに実行させ
   るためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピ
   ュータ読み取り可能な記録媒体。