JP2001243474A - 画像検索装置及び画像検索方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペックルノイズを除去し、直接画像同士の
相関信号を採ることによって、膨大な数の画像の中から
迅速かつ的確に類似画像を検索し、かつコストの低減を
図ること。 【解決手段】 比較原画像と検索対象画像との画像デー
タをそれぞれ光学画像に変換し、空間光変調器で比較原
画像と検索対象画像との光学画像を並置して書き込み、
書き込んだ光学画像のパターンをコヒーレント光で読み
出し、読み出した変調出力をフーリエ変換してフーリエ
変換パターンを形成し、比較原画像と検索対象画像との
光学画像の相対的位置を変更し、相対的位置が変更され
る前の光学画像に対して形成されたフーリエ変換パター
ンと、相対的位置が変更された後の光学画像に対して形
成されたフーリエ変換パターンとの差分を検出し、この
出力信号を積分して比較原画像に対する検索対象画像の
相関値を検出し、相関値と所定の閾値とを比較する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間光変調器を用
いた画像検索装置及び画像検索方法に関し、特に、直接
画像同士の相関信号を採ることにより画像の検索を行う
画像検索装置及び画像検索方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療現場では、ＭＲＩ画像、ＣＴ
画像、病理写真、Ｘ線写真、超音波画像などを用いた画
像診断が多く行われている。画像診断を行うに際して
は、過去の症例を参考にする場合が多々あるため、従来
から画像検索システムが利用されている。画像検索シス
テムは、患者ＩＤ、氏名、撮像部位などの付帯情報と共
にデジタル化した診断画像をデータベース化し、このデ
ータベースを用いて画像検索をするものである。

【０００３】検索方法としては、患者氏名等の画像に付
帯する情報をキーとして画像を検索する方法と、診断対
象の画像と類似する画像を検索する類似画像検索法とが
ある。類似画像検索法としては、パターンマッチングを
用いて類似性の高さに基づき検索を行う方法と、合同変
換相関法（ＪＴＣ）とが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像検索法のうち、付帯情報を入力して行う検索法
では、診断対象の画像と類似する画像を直接検索する訳
ではないため、索出した画像が必ずしも診断をする上で
参考になるとは限らない。また、検索条件は付帯情報に
基づいて限定されるため、オールマイティな検索をする
ことはできない。付帯情報の種類を増加し、検索に際し
て付帯情報の条件設定を多くすることで検索精度を上げ
ることができるが、データベースへの登録時における付
帯情報の入力作業に多大な時間と労力がかかることにな
り現実的ではない。

【０００５】一方、パターンマッチングを用いた検索方
法では、「完全一致に近いが微妙に形が違う」、「大き
さが違う」、「見ている角度が違う」等のロバストな要
因があると、検索の際、コンピュータが当該画像は非類
似画像であると判断して選択されない場合がある。

【０００６】また、ＪＴＣ（Ｊｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）では、コヒーレント
光の光源としてレーザダイオードを使用しているが、レ
ンズの凹凸や記録面上の画素のドットに反応してスペッ
クルノイズが発生してしまう。このスペックルノイズに
より小さい類似画像信号は、スペックルノイズに埋もれ
てしまい、検出することができない。

【０００７】医療用の画像ネットワーク規格ＤＩＣＯＭ
の影響もあり、今後、画像ネットワークの利用普及が進
み、画像データの共有化が進行することが予想される。
これに伴い、データベースに蓄積される画像の数は、従
来とは比較にならない程膨大な数となる。従来の画像検
索法では、このような大規模データベースの中で所望の
画像を精度よく、迅速に探索することは困難である。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、スペックルノイズを除去し、直接画像同
士の相関信号を採ることによって、膨大な数の画像の中
から迅速かつ的確に類似画像を検索することができ、か
つコストの低減が図られた画像検索装置及び画像検索方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像検索
装置の発明は、複数の検索対象画像を画像データとして
格納する画像データ格納手段と、画像データ格納手段に
格納されている各検索対象画像と比較原画像とを順次比
較し、比較原画像に対して所定の閾値以上の相関値を有
する検索対象画像を類似画像として抽出する類似画像抽
出手段と、類似画像を出力する出力手段とを備えた画像
検索装置において、類似画像抽出手段は、比較原画像の
画像データと検索対象画像の画像データとをそれぞれ光
学画像に変換する画像データ変換手段と、比較原画像の
光学画像と検索対象画像の光学画像とを並置して書き込
み、書き込んだ光学画像のパターンをコヒーレント光で
読み出す空間光変調器と、空間光変調器から読み出した
変調出力をフーリエ変換してフーリエ変換パターンを形
成するフーリエ変換手段と、比較原画像の光学画像と検
索対象画像の光学画像との相対的位置を変更して変更後
の各光学画像を空間光変調器へ出力する画像位置変更手
段と、画像位置変更手段により相対的位置が変更される
前の光学画像に対して形成されたフーリエ変換パターン
と、画像位置変更手段により相対的位置が変更された後
の光学画像に対して形成されたフーリエ変換パターンと
の差分を検出して出力する差分検出手段と、差分検出手
段の出力信号を積分して比較原画像に対する検索対象画
像の相関値を検出する相関値検出手段と、相関値と所定
の閾値とを比較する比較手段とを備え、相関値が閾値以
上である場合は、検索対象画像を類似画像として抽出す
る構成を採る。

【００１０】光学系に起因して現われるスペックルノイ
ズは、画像の相対的位置を変更しても現われる場所は変
わらないため、上記のように相対位置を変更する前のフ
ーリエ変換パターンと、相対位置を変更した後のフーリ
エ変換パターンとの差分を取ることによってスペックル
ノイズを相関信号から分離することができる。本発明に
よれば、スペックルノイズに埋もれていた微弱信号を拾
うことができ、両画像の類似する部分を高い精度で検出
することができる。特に本発明では、一般的なＪＴＣ
（Ｊｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｃｏｒｒｅｌａｔ
ｉｏｎ）のように１次光の輝点が現われる狭い領域のみ
を検出するのではなく、所定の大きさを持った領域につ
いて輝度の積分値を測定するので、相関信号をスペック
ルノイズから分離することが重要となる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像検索装置において、相関値検出手段は、差分検出手段
の出力信号を所定の領域内で積分する構成を採る。

【００１２】類似画像を検索するためには、１次光の輝
点が現われる狭い領域のみを検出するだけでは足りず、
類似画像の特徴点から現われる相関信号を集める必要が
ある。本発明は、所定の領域内で相関信号を積分するの
で、類似画像の特徴点から現われる相関信号を集めるこ
とができ、類似画像であるかどうかの判定を高い精度で
行うことができる。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の画
像検索装置において、相関値検出手段が積分する領域
は、０次光を含まない範囲内で変更可能である構成を採
る。

【００１４】この構成により、積分領域を小さくするこ
とによって、その領域から外れた部分は、２つの画像に
類似する部分があっても類似判断から外されるので、ず
れが少なく同一性の高い画像を検索することができる。
一方、積分領域を大きくすることによって、離れた位置
にある類似部分も類似判断に入るので、類似する範囲を
広げて検索することができる。また、積分領域には、０
次光は含まれないため、自己相関信号を検出することを
回避できる。

【００１５】請求項４記載の画像検索方法の発明は、複
数の検索対象画像を画像データとして格納し、格納され
ている各検索対象画像と比較原画像とを順次比較し、比
較原画像に対して所定の閾値以上の相関値を有する検索
対象画像を類似画像として抽出し、類似画像を出力する
画像検索方法において、比較原画像の画像データと検索
対象画像の画像データとをそれぞれ光学画像に変換する
画像データ変換工程と、比較原画像の光学画像と検索対
象画像の光学画像とを並置して書き込み、書き込んだ光
学画像のパターンをコヒーレント光で読み出す変調工程
と、変調工程で読み出した変調出力をフーリエ変換して
フーリエ変換パターンを形成するフーリエ変換工程と、
比較原画像の光学画像と検索対象画像の光学画像との相
対的位置を変更して変更後の各光学画像を変調工程へ移
行させる画像位置変更工程と、画像位置変更工程で相対
的位置が変更される前の光学画像に対して形成されたフ
ーリエ変換パターンと、画像位置変更工程で相対的位置
が変更された後の光学画像に対して形成されたフーリエ
変換パターンとの差分を検出して出力する差分検出工程
と、差分検出工程の出力信号を積分して比較原画像に対
する検索対象画像の相関値を検出する相関値検出工程
と、相関値と所定の閾値とを比較する比較工程とを備
え、相関値が閾値以上である場合は、検索対象画像を類
似画像として抽出する構成を採る。

【００１６】光学系に起因して現われるスペックルノイ
ズは、画像の相対的位置を変更しても現われる場所は変
わらないため、上記のように相対位置を変更する前のフ
ーリエ変換パターンと、相対位置を変更した後のフーリ
エ変換パターンとの差分を取ることによってスペックル
ノイズを相関信号から分離することができる。本発明に
よれば、スペックルノイズに埋もれていた微弱信号を拾
うことができ、両画像の類似する部分を高い精度で検出
することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。なお、各図において同一要
素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ま
た、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致して
いない。

【００１８】本発明の画像検索装置は、磁気ディスク５
に記憶されている検索対象画像１０ａ、１０ｂ、１０
ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ａ”の中から比較原
画像１０ａ’と類似する画像を検索するためのものであ
る。比較原画像１０ａ’及び検索対象画像１０ａ、１０
ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ａ”には患
者情報（患者ＩＤ、氏名、測定部位等）、スケール（１
画素あたりの長さの情報）等の付帯情報が付加されてい
る。

【００１９】検索を実行する前に画像検索の条件として
オペレータが指定するものに、検索対象画像の範囲、閾
値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）及び移動量がある。磁気ディ
スク５内に存在する画像であって、その中の特定のグル
ープに属するものが検索対象画像とされ、その指定はコ
ンピュータのソフトウェア上で画像のヘッダー情報（性
別、年齢、測定部位等）を基に行なわれる。閾値は、類
似性がどの程度高い画像までを選択するかを決定するた
めのパラメータである。この閾値は年齢や性別等の患者
情報による重み付けをすることも可能である。移動量
は、比較対象画像を水平方向及び垂直方向へずらす量で
ある。閾値と移動量のパラメータは、類似画像の検索作
業の最中であっても変更可能である。なお、画像の回転
角度を指定できるように構成してもよい。

【００２０】図１の画像検索装置は、中央処理装置（以
下、「ＣＰＵ」）７、コンピュータ断層写真撮像装置
（以下、「ＣＴ」）１、磁気共鳴像撮像装置（以下、
「ＭＲＩ」）２、ネットワークサーバ３、デジタルカメ
ラ４ａ、磁気ディスク５、コンピュータモニタ６、ビデ
オＲＡＭ８、更に、Ａ／Ｄ変換器１４を介してＣＰＵ７
に接続された光演算部２０から構成されている。

【００２１】ＣＴ１、ＭＲＩ２、ネットワークサーバ３
及びデジタルカメラ４ａは画像を取り込むための手段で
あり、コンピュータバス９を介してＣＰＵ７に接続され
ている。デジタルカメラ４ａはデジタルカメラインター
フェース（Ｉ／Ｆ）４ｂを介してコンピュータバス９に
接続されている。これらの画像取り込み手段により取り
込まれた画像データはコンピュータバス９を通じて画像
データ記憶手段たる磁気ディスク５に格納される。い
ま、検索対象画像１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１
０ｅ、１０ｆ、１０ａ”が磁気ディスク５内に格納され
ているものとする。比較原画像１０ａ’ＣＴ１、ＭＲＩ
２、ネットワークサーバ３、デジタルカメラ４ａから取
り込まれ、磁気ディスク５に格納されているものとす
る。

【００２２】ビデオＲＡＭ８は比較対照の２つの画像を
一時的に保存するためのメモリである。検索開始後、ま
ず検索対象画像１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０
ｅ、１０ｆ、１０ａ”のうちいずれか１つと比較原画像
１０ａ’の２つの画像がコンピュータバス９を通じてビ
デオＲＡＭ８に格納される。検索対象画像１０ａ、１０
ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ａ”の中か
ら選定される画像は、作業中順次入れ替えられ、その都
度比較原画像１０ａ’と比較される。

【００２３】光演算部２０はビデオＲＡＭ８内の２つの
画像の相関値（２つの画像の類似性の高さの指標）を光
の強度として検出するためのものであり、液晶パネル２
１ａ、２１ｂ、ズームレンズ２２ａ、２２ｂ、画像回転
ミラー２３、反射ミラー２４、空間光変調器（以下、
「ＳＬＭ」）２５ａ、２５ｂ、レーザダイオード（以
下、「ＬＤ」）２６、コリメータレンズ２７、ハーフミ
ラー２８、２９、３１、ミラー３０、フーリエ変換レン
ズ３２ａ、３２ｂ及び光面センサー３３から構成されて
いる。

【００２４】液晶パネル２１ａ、ズームレンズ２２ａ及
び画像回転ミラー２３は、ビデオＲＡＭ８に格納された
比較原画像１０ａ’を前処理するためのものであり、液
晶パネル２１ａの後段にズームレンズ２２ａ、更にその
後段に画像回転ミラー２３が配列されている。液晶パネ
ル２１ａはデジタル画像を光学画像に変換し、ズームレ
ンズ２２ａは液晶パネル２１ａに表示された光学画像を
拡大、縮小する。画像回転ミラー２３はズームレンズ２
２ａにより拡大若しくは縮小された光学画像を回転す
る。液晶パネル２１ｂ及びズームレンズ２２ｂは、ビデ
オＲＡＭ８に格納された検索対象画像１０ａ（１０ｂ、
１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ａ”）を前処理
するためのものであり、液晶パネル２１ｂの後段にズー
ムレンズ２２ｂが配列されている。液晶パネル２１ｂは
デジタル画像を光学画像に変換し、ズームレンズ２２ｂ
は液晶パネル２１ｂに表示された光学画像を拡大、縮小
する。

【００２５】画像回転ミラー２３及びズームレンズ２２
ｂの後段には２つの反射面を有する反射ミラー２４が配
置されており、一方の反射面には液晶パネル２１ａ、ズ
ームレンズ２２ａ及び画像回転ミラー２３から供給され
る比較原画像１０ａ’の光学画像が入射し、他方の反射
面には液晶パネル２１ｂ及びズームレンズ２２ｂから供
給される検索対象画像１０ａの光学画像が入射する。入
射した２つの光学画像はそれぞれの反射面で反射し、反
射ミラー２４の後段に配列された第１のＳＬＭ２５ａの
書き込み側（光アドレス部）に所定の位置関係で投影さ
れる。第１のＳＬＭ２５ａの後段には第１のハーフミラ
ー２９と第１のフーリエ変換レンズ３２ａが、更にその
後段には第２のＳＬＭ２５ｂが配列されている。第２の
ＳＬＭ２５ｂの後段には第２のハーフミラー３１と第２
のフーリエ変換レンズ３２ｂが配列されている。

【００２６】ＬＤ２６は、ＳＬＭ２５ａ、２５ｂの読み
出し側（光変調部）に入射させるコヒーレント光たるレ
ーザ光（以下、「読み出し光」）を継続して出力するも
のである。ＬＤ２６と第１のハーフミラー２９の間には
コリメータレンズ２７と第３のハーフミラー２８が配列
されている。コリメータレンズ２７はＬＤ２６から出力
された読み出し光をコリメートして平行光にし、第３の
ハーフミラー２８は読み出し光を一部透過し、一部反射
することで２分割する。第３のハーフミラー２８を透過
した読み出し光は、第１のハーフミラー２９で反射して
第１のＳＬＭ２９の読み出し側に入射する。ミラー３０
は、第３のハーフミラー２８で反射した読み出し光の光
路を変更して第２のハーフミラー３１に導くためのもの
である。第２のハーフミラー３１に入射した読み出し光
は、反射して第２のＳＬＭ２５ｂの読み出し側に入射す
る。

【００２７】第１のフーリエ変換レンズ３２ａは、第１
のＳＬＭ２５ａの読み出し側で変調され出力された読み
出し光をフーリエ変換して、第１のフーリエパターンを
その後焦点面に形成するためのものである。第２のＳＬ
Ｍ２５ｂは、第１のフーリエ変換レンズ３２ａの後焦点
面上に配置されている。従って、第１のフーリエパター
ンが第２のＳＬＭ２５ｂの書き込み側に結像される。

【００２８】第２のフーリエ変換レンズ３２ｂは第２の
ＳＬＭ２５ｂの読み出し側で変調され出力された読み出
し光をフーリエ変換してその後焦点面上に第２のフーリ
エパターンを形成するためのものである。この第２のフ
ーリエパターンは、フーリエ変換レンズ３２ａ、３２ｂ
の光軸上に現れる０次光と、これを中心として点対称状
に並んだ＋１次光及び−１次光とからなる。＋１次光及
び−１次光の光強度は互いに等しく、第１のＳＬＭ２５
ａの書き込み側に入力した両画像の相関値（類似性の高
さの指標）に対応している。又、その結像位置は、画像
中の互いに類似する２つの箇所の位置関係（ここでは第
１のＳＬＭ２５ａの書き込み側に投影された両画像の位
置関係）、ＬＤ２６から出力された読み出し光の波長、
及びフーリエ変換レンズ３２ａ、３２ｂの焦点距離によ
り一義的に決定される。

【００２９】第２のフーリエ変換レンズ３２ｂの後焦点
面上の当該＋１次光又は−１次光の結像位置には光面セ
ンサ３３が配列されている。光面センサ３３は、受光し
た＋１次光又は−１次光の光強度を検出し、検出した光
強度に対応した電気信号を出力する。この電気信号はＡ
／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換された上でＣＰＵ
７に供給される。ＣＰＵ７は比較原画像１０ａ’と検索
対象画像１０ａ（１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１
０ｆ、１０ａ”）の類似性の高さを判断することができ
る。

【００３０】次に図２を参照しながら、ＳＬＭ２５ａ，
２５ｂの構造及び動作を説明する。ＳＬＭ２５ａ、２５
ｂは、それぞれ書き込み側（図１上側）に入力された画
像に応じて、読み出し側（図１下側）に入射された読み
出し光を位相変調して出力するものであり、本実施の形
態においては光アドレス型のＳＬＭを使用し、図２には
ＳＬＭ２５ａ，２５ｂの具体例として平行配向型ネマチ
ック液晶空間光変調器を示す。

【００３１】このＳＬＭでは、光変調部としてのネマチ
ック液晶層４１６（例えば、平行配向ネマチック液晶
層）が、一対の配向層４１５と４１７の間に配設されて
いる。配向層４１５の液晶層４１６と反対の側には、ミ
ラー４１４と、光アドレス部としての光導電層４１３
と、透明導電膜４１２と、書き込み側ガラス基板４１１
が、この順に設けられている。又、配向層４１７のネマ
チック液晶層４１６と反対の側には、透明導電膜４１８
と、読み出し側ガラス基板４１９とが設けられている。
光導電層４１３は、例えば、アモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）、ＣｄＳ、Ｂｉ₁₂Ｏ₂₀、有機光導電体（ＰＶ
Ｋ）等からなる。又、ミラー層４１４は、例えば、誘電
体ミラーからなる。配向層４１５と４１７は、ＰＶＡ又
はポリイミドをミラー４１４及び透明導電膜４１８にコ
ーティングした後ラビングを施して作成してもよいし、
ＳｉＯの斜め蒸着やＬＢ膜の形成等で作成してもよい。
なお、ＳＬＭの一対の導電膜４１２と４１８との間に
は、例えば、交流の駆動電圧が印加される。

【００３２】書き込み側ガラス基板４１１を介して光導
電層４１３に書き込み光が入射されると、その部分の抵
抗が書き込み光強度に応じて低くなり、液晶層４１６に
書き込み光強度に応じた電圧がかかる。液晶分子がその
電圧に応じた度合いで動き、屈折率が変化する。例え
ば、液晶分子の長さ方向に偏光したコヒーレントな読み
出し光を読み出し側ガラス基板４１９を介して液晶層４
１６に入射させると、この光は屈折率変化に応じた位相
変調を受ける。

【００３３】次に、本発明の画像検索装置における類似
画像検索の原理について説明する。ＪＴＣでは、コヒー
レント光としてレーザ光を使用しているが、レンズの凹
凸や記録面上の画素のドットに反応してスペックルノイ
ズが発生してしまう。このスペックルノイズより小さい
類似画像信号は、スペックルノイズに埋もれてしまい、
検出することができない。しかし、スペックルノイズは
光学系に起因するものであるため、画像をずらしてもス
ペックルノイズが現われる位置は変わらない。そこで、
本発明では次のような手段を講じてスペックルノイズを
除去する。

【００３４】すなわち、まず比較対象となる２枚の光
学画像のフーリエ変換を行う。次に、これら２枚の光
学画像の相対的位置を変更して再度フーリエ変換を行
う。本実施の形態では、２枚の画像のどちらか一方を上
下左右のいずれかの方向へ画像の大きさの１０％程度ず
らすこととしている。上記及びで得られた２枚のフ
ーリエ変換画像の差分を取る。上記のように、スペック
ルノイズは光学系に起因するため、画像をずらしてもス
ペックルノイズが現われる位置は変わらない。従って、
及びで得られた２枚のフーリエ変換画像の差分を取
ることによってスペックルノイズを相関信号と分離する
ことができる。特に、本発明では、一般的なＪＴＣのよ
うに１次光の輝点が現われる狭い領域のみを検出するの
ではなく、所定領域の輝度の積分値を測定するので、ス
ペックルノイズを除去することが重要となる。最後に
スペックルノイズが除去された後に残った相関信号の絶
対値を積分してその輝度値の和から２枚の画像の類似度
を判定する。

【００３５】次に、本発明において所定の領域内の輝度
を積分する理由を説明する。従来では、輝度のピーク検
出を行っていたため、類似する画像同士では、同一画像
のようなピークは出現せず、類似画像を検出できなかっ
た。そこで、類似画像には局部的に一致する部分が存在
するとして、一致することにより出現した輝度を、積分
をすることによりかき集めて類似判断の要素とすること
とした。このため、本発明では、ピーク波形ではなく、
所定の大きさを有する領域を積分することとしている。
また、本発明では、この領域は可変である。ユーザは、
パラメータを用いて領域をどのくらいの大きさにするか
を設定することができる。これにより、積分領域を小さ
くすることによって、相互にずれの少ない、同一性の高
い画像を検出することができる。一方、積分領域を大き
くすることによって、位置は異なるとしても、局部的に
見ると類似する部分が多い画像を検出することができ
る。なお、自己相関を検出しないように、積分領域は０
次光を含まない範囲に限定される。

【００３６】図３は、本発明の類似画像検索の原理を具
体的に示す図である。比較原画像と検索対象画像とには
同一人物が現われているが、局部的に異なる点を有する
画像となっている。これをフーリエ変換すると、フーリ
エ変換パターンが得られる。一致度の高い部分、例え
ば、図３中ａ、ｂの部分では、強いピークが現われる。
しかし、局部的には一致するが位置が異なる部分、例え
ば図３中ｃの部分では、フーリエ変換パターンは離散的
となる。そこで、これを積分領域に含まれるように図３
Ａのように領域設定をすれば、図３のｃについても類似
判断の要素とすることができる。一方、積分領域を図３
Ｂのように小さくすれば、ずれの少ない同一性の高い画
像を検索することが可能となる。この積分領域は、フー
リエ変換パターンにおいて、原点と１次光の輝点との中
点を通り横軸に垂直な線分を境界線とする。積分領域に
自己相関信号を含めないためである。

【００３７】次に、以上のように構成された本発明の実
施の形態に係る画像検索装置による画像検索について図
４を参照して説明する。画像検索のためのプログラムは
図示しないＲＯＭに記憶されている。画像検索プログラ
ムがスタートすると、最初に検索対象画像を予め言葉に
よるインデックス条件で画像に付帯するパラメータファ
イルの条件が絞られる（ステップＳ１）。オペレータが
必要な入力を完了すると、検索対象画像１０ａ、１０
ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ａ”が決定
され、磁気ディスク５に格納されている検索対象画像１
０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０
ａ”の中の１つの画像１０ａを取り出し、比較原画像１
０ａ’と共にビデオＲＡＭ８に格納する（ステップＳ
２）。

【００３８】次に、ＪＴＣによる第１回目の相関演算１
を行い（ステップＳ３）、その相関画像１をメモリに格
納する（ステップＳ４）。その後、比較原画像と検索対
象画像との相対的位置を変更する（ステップＳ５）。具
体的には、画像の大きさの約１０％程度の距離を持っ
て、一方を上下左右のいずれかの方向へずらす。次に、
相対的位置が変更された２枚の画像に対して第２回目の
相関演算２を行い（ステップＳ６）、その相関画像２を
メモリに格納する（ステップＳ７）。

【００３９】次に、メモリに格納されている相関画像１
と相関画像２との差分を取る（ステップＳ８）。これに
より、光学系に起因するステップルノイズを除去するこ
とができる。差分が取られ、スペックルノイズが除去さ
れた後に残った相関信号の絶対値を所定の領域内で積分
し、その積分値を類似度とする（ステップ９）。この類
似度が予め設定した閾値よりも大きいかどうかを判断し
（ステップＳ１０）、類似度が閾値よりも小さい場合
は、ステップ１２へ移行する。一方、類似度が閾値より
も大きい場合は、両者は類似すると判断し、モニター上
で候補として表示する（ステップＳ１１）。このとき、
類似度も併せて表示される。全検索候補画像エリアが終
了したかどうかを判断し（ステップＳ１２）、全検索候
補画像エリアが終了していない場合は、閾値の変更要求
されているかどうかを判断し（ステップＳ１３）、閾値
の変更要求がされている場合は、閾値を変更して（ステ
ップＳ１４）、ステップ１５へ移行する。閾値の変更要
求がされていない場合は、ステップ１５へ移行する。こ
のとき、オペレータは、検索した類似画像を観察しなが
ら閾値を変更することも可能である。ステップ１５にお
いて、次の検索候補画像を入力し、ステップＳ２へ移行
する。ステップＳ１２において、全検索候補画像エリア
が終了した場合は、検索終了となる。

【００４０】次に、オペレータによる検索操作につい
て、図５乃至図１１を参照して説明する。図５乃至図１
０は、本実施の形態に係る検索ソフトの画面表示を示す
図である。図１１は、ＳＬＭのＬＩＶＥ画像を示す図で
ある。検索ソフトを起動すると、図５に示すウインドウ
が表示される。図５において、Ｍｕｌｔｉディヴィジョ
ンにあるＲｅｆ側の参照ボタンをクリックすると、図６
のようなダイアログが現われる。ここで比較原画像を選
択し、開くボタンをクリックする。次に、Ｍｕｌｔｉデ
ィヴィジョンにあるＤｉｒ側の参照ボタンをクリックす
ると、図７のようなダイアログが現われる。ここで比較
対象となる画像の入っているファイルを選択し、Ｓｅｌ
ｅｃｔ Ｄｉｒをクリックする。

【００４１】ＭｕｌｔｉディヴィジョンにあるＳｔａｒ
ｔボタンをクリックすると、図８に示すように、一枚一
枚の画像が本方法に基づいて比較され、その結果が図９
に示すように、順次検索結果画像表示ウインドウに表示
される。この時、Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓディヴィジョン
にある判定値を任意の数値に変えてＡｐｐｌｙボタンを
クリックすることにより、その判定値に応じた画像のみ
が画像表示ウインドウに表示される。

【００４２】図１０は、Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓとして、
Δｈ、Δｖ、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ、判定値が表示されて
いる。Δｈは、比較ウインドウにおいて、比較画像を水
平方向にずらす量で、任意に設定することができる。Δ
ｖは、比較ウインドウにおいて、比較画像を垂直方向に
ずらす量で、任意に設定することができる。Ｔｈｒｅｓ
ｈｏｌｄは、本方法の結果、足し合わされた輝度数値
が、この閾値以上の数値のみ類似データとしてカウント
するための基準であり、任意に設定することができる。
判定値は、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄを基準としてカウントさ
れた類似度データが、この閾値以上の画像のみ検索結果
表示ウインドウに表示されるようにするパラメータであ
り、任意に設定することができる。

【００４３】図１０に示す探索パラメータにおいて、範
囲とは、図１１に示すようなＬＩＶＥ画像で、ある座標
（探索パラメータにおける位置）を中心とし、この範囲
の類似度データをカウントするものであり、任意に設定
することができる。また、位置とは、範囲の中心座標の
ことであり、初期設定により任意に設定することができ
る。

【００４４】なお、本発明による画像検索装置は、上述
した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載し
た範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、磁気
ディスク５は、ＣＤＲＯＭ等の他の種類の外部記憶装置
であってもよいし、ネットワークサーバ３を直接磁気デ
ィスク５の代わりに用いてもよい。また、本発明で使用
しうるＳＬＭは図２に示したものに限定されず、他の構
成のＳＬＭであっても構わない。

【００４５】また、本発明の画像検索装置を医療現場で
画像診断のために用いる場合、Ｘ線フィルム画像の検
索、細胞診画像の検索、ヘリカルスキャンＣＴ画像の検
索等に用いることができるが、これらの画像と電子カル
テ情報をリンクして、過去の病歴経過を追うこともでき
る。

【００４６】さらに、医療現場への応用以外にも、セキ
ュリティーの分野では、不審人物を撮影した際に、指名
手配人（特に国際的に問題のある人物等）と比較するこ
ともできる。この場合には、顔の輪郭部分を取り除いて
調べる。考古学の分野でも、出土品の模様の類似を検索
する等の用途に有用である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
検索対象画像を画像データとして格納する画像データ格
納手段と、画像データ格納手段に格納されている各検索
対象画像と比較原画像とを順次比較し、比較原画像に対
して所定の閾値以上の相関値を有する検索対象画像を類
似画像として抽出する類似画像抽出手段と、類似画像を
出力する出力手段とを備えた画像検索装置において、類
似画像抽出手段は、比較原画像の画像データと検索対象
画像の画像データとをそれぞれ光学画像に変換する画像
データ変換手段と、比較原画像の光学画像と検索対象画
像の光学画像とを並置して書き込み、書き込んだ光学画
像のパターンをコヒーレント光で読み出す空間光変調器
と、空間光変調器から読み出した変調出力をフーリエ変
換してフーリエ変換パターンを形成するフーリエ変換手
段と、比較原画像の光学画像と検索対象画像の光学画像
との相対的位置を変更して変更後の各光学画像を空間光
変調器へ出力する画像位置変更手段と、画像位置変更手
段により相対的位置が変更される前の光学画像に対して
形成されたフーリエ変換パターンと、画像位置変更手段
により相対的位置が変更された後の光学画像に対して形
成されたフーリエ変換パターンとの差分を検出して出力
する差分検出手段と、差分検出手段の出力信号を積分し
て比較原画像に対する検索対象画像の相関値を検出する
相関値検出手段と、相関値と所定の閾値とを比較する比
較手段とを備え、相関値が閾値以上である場合は、検索
対象画像を類似画像として抽出する構成を採る。

【００４８】光学系に起因して現われるスペックルノイ
ズは、画像の相対的位置を変更しても現われる場所は変
わらないため、上記のように相対位置を変更する前のフ
ーリエ変換パターンと、相対位置を変更した後のフーリ
エ変換パターンとの差分を取ることによってスペックル
ノイズを相関信号から分離することができる。本発明に
よれば、スペックルノイズに埋もれていた微弱信号を拾
うことができ、両画像の類似する部分を高い精度で検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る画像検索装置の全
体構成を示す図である。

【図２】上記実施の形態に係る画像検索装置に用いられ
る光アドレス型ＳＬＭの構造を示す図である。

【図３】上記実施の形態に係る画像検索装置の類似画像
検索原理を示す図である。

【図４】上記実施の形態に係る画像検索装置の動作を示
すフローチャートである。

【図５】上記実施の形態に係る画像検索装置の検索ソフ
トの画面表示を示す図である。

【図６】上記実施の形態に係る画像検索装置の検索ソフ
トの画面表示を示す図である。

【図７】上記実施の形態に係る画像検索装置の検索ソフ
トの画面表示を示す図である。

【図８】上記実施の形態に係る画像検索装置の検索ソフ
トの画面表示を示す図である。

【図９】上記実施の形態に係る画像検索装置の検索ソフ
トの画面表示を示す図である。

【図１０】上記実施の形態に係る画像検索装置の検索ソ
フトの画面表示を示す図である。

【図１１】上記実施の形態に係る画像検索装置の検索ソ
フトの画面表示を示す図である。

【符号の説明】

７…ＣＰＵ、１０ａ’…比較原画像、１０ａ、１０ｂ、
１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ａ”…検索対象
画像、１４…Ａ／Ｄ変換器、２０…光演算部、２５ａ、
２５ｂ…ＳＬＭ、３２ａ、３２ｂ…フーリエ変換レン
ズ、３３…光面センサ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B050 AA02 BA03 EA18 GA08 5B075 ND06 PP03 PQ02 PQ36 QM08 UU29 5L096 BA06 BA13 FA23 GA08 GA49 HA08 JA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の検索対象画像を画像データとして
   格納する画像データ格納手段と、前記画像データ格納手
   段に格納されている各検索対象画像と比較原画像とを順
   次比較し、前記比較原画像に対して所定の閾値以上の相
   関値を有する検索対象画像を類似画像として抽出する類
   似画像抽出手段と、前記類似画像を出力する出力手段と
   を備えた画像検索装置において、 前記類似画像抽出手段は、 前記比較原画像の画像データと前記検索対象画像の画像
   データとをそれぞれ光学画像に変換する画像データ変換
   手段と、 前記比較原画像の光学画像と前記検索対象画像の光学画
   像とを並置して書き込み、書き込んだ光学画像のパター
   ンをコヒーレント光で読み出す空間光変調器と、 前記空間光変調器から読み出した変調出力をフーリエ変
   換してフーリエ変換パターンを形成するフーリエ変換手
   段と、 前記比較原画像の光学画像と前記検索対象画像の光学画
   像との相対的位置を変更して変更後の各光学画像を前記
   空間光変調器へ出力する画像位置変更手段と、 前記画像位置変更手段により相対的位置が変更される前
   の光学画像に対して形成されたフーリエ変換パターン
   と、前記画像位置変更手段により相対的位置が変更され
   た後の光学画像に対して形成されたフーリエ変換パター
   ンとの差分を検出して出力する差分検出手段と、 前記差分検出手段の出力信号を積分して前記比較原画像
   に対する前記検索対象画像の相関値を検出する相関値検
   出手段と、 前記相関値と所定の閾値とを比較する比較手段とを備
   え、 前記相関値が前記閾値以上である場合は、前記検索対象
   画像を類似画像として抽出することを特徴とする画像検
   索装置。
2. 【請求項２】 前記相関値検出手段は、前記差分検出手
   段の出力信号を所定の領域内で積分することを特徴とす
   る請求項１記載の画像検索装置。
3. 【請求項３】 前記相関値検出手段が積分する領域は、
   ０次光を含まない範囲内で変更可能であることを特徴と
   する請求項２記載の画像検索装置。
4. 【請求項４】 複数の検索対象画像を画像データとして
   格納し、前記格納されている各検索対象画像と比較原画
   像とを順次比較し、前記比較原画像に対して所定の閾値
   以上の相関値を有する検索対象画像を類似画像として抽
   出し、前記類似画像を出力する画像検索方法において、 前記比較原画像の画像データと前記検索対象画像の画像
   データとをそれぞれ光学画像に変換する画像データ変換
   工程と、 前記比較原画像の光学画像と前記検索対象画像の光学画
   像とを並置して書き込み、書き込んだ光学画像のパター
   ンをコヒーレント光で読み出す変調工程と、 前記変調工程で読み出した変調出力をフーリエ変換して
   フーリエ変換パターンを形成するフーリエ変換工程と、 前記比較原画像の光学画像と前記検索対象画像の光学画
   像との相対的位置を変更して変更後の各光学画像を前記
   変調工程へ移行させる画像位置変更工程と、 前記画像位置変更工程で相対的位置が変更される前の光
   学画像に対して形成されたフーリエ変換パターンと、前
   記画像位置変更工程で相対的位置が変更された後の光学
   画像に対して形成されたフーリエ変換パターンとの差分
   を検出して出力する差分検出工程と、 前記差分検出工程の出力信号を積分して前記比較原画像
   に対する前記検索対象画像の相関値を検出する相関値検
   出工程と、 前記相関値と所定の閾値とを比較する比較工程とを備
   え、 前記相関値が前記閾値以上である場合は、前記検索対象
   画像を類似画像として抽出することを特徴とする画像検
   索方法。