JP2002352252A - 画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状の比較による認識をより確実に行う。 【解決手段】 形状特徴抽出部１２において、画像デー
タから輪郭線の線分とその接続関係から構成される形状
特徴を抽出する。抽出された形状特徴と入力されてくる
モデルの形状特徴を形状特徴比較部１４において比較す
る。この比較の際に形状特徴に類似する仮想形状特徴を
追加して比較を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形状の特徴を表す
形状特徴を用いて対象を記述し、画像中の形状特徴と比
較することによって、対象の認識を行う画像処理プログ
ラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カメラなどの撮像装置によっ
て得た画像画像中に存在する物体を認識する画像認識処
理技術が知られている。例えば、予め定められた対象物
が画像中に存在するか否かを判定する画像処理技術とし
て、所定領域毎のＲＧＢ別ヒストグラムを作成し、この
ヒストグラムが対象物に所定以上似ていることをもっ
て、その対象物を認識する手法が知られている。この手
法では、比較的単純な処理で対象物の認識が行える。

【０００３】また、情報処理学会研究報告 コンピュー
タビジョン６９−１（１９９０）などには、認識に用い
るモデルを物体に共通する形状特徴により記述し、画像
中から抽出された形状特徴と比較することによって物体
を認識する技術が示されている。この形状特徴は、物体
の形状に関する幾何学的特徴であり、例えば、物体の輪
郭線を構成する直線、曲線及びそれらの接続関係を記述
したものである。

【０００４】例えば、図１１のような形状であれば、１
〜８の方向を持つ８本の直線で構成される、直線１と直
線２は右曲がりの角を成す、直線２と直線３は右曲がり
の角を成す、直線３と直線４は右曲がりの角を成す、直
線４と直線５は左曲がりの角を成す、・・・という内容
を記述する。

【０００５】このような画像処理では、モデルの記述に
物体のサイズのような定量的情報が含まれないため、認
識対象の拡大縮小、回転、見え方の相違による変形など
に強い物体の認識が可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カメラにより
撮影した一般の画像は、雑音や量子化誤差などによる画
像劣化を含んでいる。従って、このような画像の中か
ら、幾何学的特徴を安定して抽出することは困難であっ
た。例えば、２本の直線により構成される角は、角とし
て抽出される場合もあるが、１本の曲線と抽出される場
合もある。従って、認識対象についての形状特徴と画像
から抽出した幾何学的特徴の比較を行った場合に、十分
な認識ができない場合も発生する。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、より適切な対象の認識が行える画像処理を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、認識対象の輪
郭を構成する線分及び線分同士の接続関係からなる幾何
学的特徴を示す形状特徴を用いて認識対象を記述し、画
像から抽出した形状特徴と比較することによって、認識
対象が存在するか否かを判定する画像処理装置であっ
て、比較する認識対象についての形状特徴または画像か
ら抽出した形状特徴について、これに類似する他の形状
特徴である仮想形状特徴を追加して比較を行うことを特
徴とする。

【０００９】このように、モデルの形状特徴と画像中の
形状特徴の比較の際に、仮想形状特徴を追加して比較を
行う。従って、画像中からの形状特徴の抽出の際に、誤
抽出されやすい形状特徴の組み合わせを考慮することが
できる。そこで、雑音や量子化誤差などによる画質劣化
の可能性が高い一般の画像中から形状特徴について、比
較的正しい比較を行うことができる。

【００１０】また、仮想形状特徴を形状特徴に関連づけ
て記憶しておき、認識対象についての形状特徴に仮想形
状特徴を追加して比較を行うことが好適である。予め仮
想形状特徴について記憶しておくことにより、これを読
みだし適切な比較が行える。

【００１１】また、認識対象についての形状特徴と画像
中の形状特徴の比較を行い、画像中に当該形状特徴が存
在しないと判定された場合に、その形状特徴に対応する
仮想形状特徴を読み出し比較を行うことが好適である。
これによって、明確な画像における認識の場合には、仮
想形状特徴を利用することなく、容易に認識が行える。

【００１２】また、本発明は、認識対象が画像中に存在
するか否かを判定する画像処理プログラムであって、コ
ンピュータに、画像中から輪郭を構成する線分及び線分
同士の接続関係からなる幾何学的特徴を示す形状特徴を
抽出させ、予め用意されている認識対象についての形状
特徴または画像から抽出した形状特徴について、これに
類似する他の形状特徴である仮想形状特徴を追加して比
較させることを特徴とする。

【００１３】また、抽出した形状特徴と認識対象につい
ての形状特徴及び類似する他の形状特徴である仮想形状
特徴と比較させる際に、まず抽出した形状特徴を認識対
象についての形状特徴と比較させ、この比較結果におい
て、画像中に認識対象についての形状特徴が存在しない
場合に、仮想形状特徴と抽出した形状特徴を比較させる
ことが好適である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１は、装置の全体構成
を示すブロック図である。カメラで撮影した映像や、放
送局から送れらてくる映像等の処理対象となる画像デー
タは、形状特徴抽出部１２に供給される。この特徴抽出
部１２は、画像データから輪郭線を抽出するとともに、
輪郭線をそれを形成する直線及び曲線の線分に分割す
る。そして、この線分に対応するベクトル及び線分の接
続関係を形状特徴として認識する。

【００１５】形状特徴抽出部１２において、得られた形
状特徴は形状特徴比較部１４に供給される。この形状特
徴比較部１４には、認識対象について形状特徴抽出部１
２で認識対象データも供給されている。さらに、形状特
徴比較部１４には、仮想形状特徴データベース１６が接
続されている。この仮想形状特徴データベース１６に
は、各種の形状特徴に対し、その形状特徴に類似する仮
想形状特徴が関連づけて記憶されている。

【００１６】そして、比較部１４は、形状特徴抽出部１
２から供給される画像中の形状特徴と、認識対象の形状
特徴を比較して画像認識を行うが、この際に仮想形状特
徴データベース１６に記憶されている仮想形状特徴を追
加して比較を行う。

【００１７】次に、仮想形状特徴データベースの内容に
ついて、図２〜図５に基づいて説明する。

【００１８】まず、形状特徴として１本の直線や曲線が
ある場合に、それが複数の線分として認識される場合が
考えられる。すなわち、２つの形状特徴の組合せが１つ
の形状特徴に相当するパターンが考えられる。そこで、
このようなバリエーションについて仮想形状特徴を用意
する。

【００１９】すなわち、図２に示すように、１本直線の
形状特徴に対し、２本の直線であってわずかに離れ、延
長線が滑らかに接続するものを仮想形状特徴として用意
する。これによって、本来１本の線であってものが画像
中で途切れてしまった場合にも認識ができる。

【００２０】また、右曲がりの曲線の形状特徴に対し、
わずかに離れた２本の右曲がりの直線が延長線で滑らか
に接続するもの、２本の直線もしくはわずかに離れた２
本の直線でその延長線が右曲がりの角をなすもの、直線
と右曲がりの直線もしくはその延長線が滑らかに接続す
るものを仮想形状特徴として用意する。また、左曲がり
の曲線についても同様である。

【００２１】次に、１つの形状特徴が２つの形状特徴の
組合せに相当するパターンが考えられる。すなわち、図
３に示すように、２本の直線が右（または左）曲がりの
角をなす形状特徴や、直線と右（または左）曲がりの曲
線が滑らかに接続する形状特徴に対し、右（または左）
曲がりの曲線を仮想形状特徴として用意する。

【００２２】また、２つの形状特徴の組合せが異なる組
合せに相当するパターンも考えられる。すなわち、図４
に示すように、２本の直線が右（または左）曲がりの角
をなす形状特徴に対し、わずかに離れた２本の直線の延
長線が右（または左）曲がりの角をなすもの、直線と右
（または左）曲がりの直線もしくはそれらがわずかに離
れ、延長線が滑らかに接続するものを仮想形状特徴とし
て用意する。また、図５に示すように、直線と左（また
は右）曲がり曲線が右（または左）曲がりの角をなす形
状特徴に対し、右（または左）曲がりの曲線と直線もし
くはその延長線が左（または右）曲がりの角をなす仮想
形状特徴が対応される。さらに、右（または左）曲がり
の曲線と、左（または右）曲がりの曲線が滑らかに接続
する形状特徴に対し、右（または左）曲がりの曲線と直
線もしくはその延長線が左（または右）曲がりの角をな
すものまたは直線と左（または右）曲がりの曲線もしく
はその延長線が右（または左）曲がりの角をなすものが
仮想形状特徴が対応される。

【００２３】このようにして、各種の形状特徴に対し、
画像中から形状特徴を抽出した場合に誤認識されるよう
な類似の形状特徴が対応づけて、仮想形状特徴データベ
ース１６に記憶される。

【００２４】このような仮想形状特徴データベース１６
を利用して行う形状特徴比較部１４における比較動作に
ついて、図６に基づいて説明する。

【００２５】まず、認識対象（モデル）の形状特徴Ａと
画像中の形状特徴Ｂを比較する（Ｓ１１）。そして、Ａ
＝Ｂか否かを判定する（Ｓ１２）。この判定の結果が、
ＹＥＳであれば、一致するとの比較結果を出力する（Ｓ
１３）。

【００２６】一方、Ｓ１２の判定でＮＯの場合には、仮
想形状特徴データベース１６から形状特徴Ａに対応する
仮想形状特徴Ａ’を取り出す作業を行う（Ｓ１４）。そ
して、仮想形状特徴Ａ’があるか否かを判定する（Ｓ１
５）。そして、仮想形状特徴Ａ’があった場合には、取
り出された仮想形状特徴Ａ’と形状特徴Ｂを比較する
（Ｓ１６）。そして、Ａ’＝Ｂかを判定する（Ｓ１
７）。この判定でＹＥＳであれば、一致するとの比較結
果を出力する（Ｓ１３）。

【００２７】一方、Ｓ１７の判定でＮＯであれば、Ｓ１
４に戻り、形状特徴Ａに類似する他の仮想形状特徴を取
り出して比較を行う。そして、Ｓ１５の判定において、
ＮＯとなった場合には、比較の対象がなくなりかつ一致
するものがなかったとの結果であり、比較結果として一
致しないを出力する（Ｓ１８）。

【００２８】このようにして、モデルの形状特徴と画像
中の形状特徴の比較の際に、仮想形状特徴を追加して比
較を行う。従って、画像中からの形状特徴の抽出の際
に、誤抽出されやすい形状特徴の組み合わせを考慮する
ことができる。そこで、雑音や量子化誤差などによる画
質劣化の可能性が高い一般の画像中から形状特徴につい
て、比較的正しい比較を行うことができる。

【００２９】なお、モデルは通常上述したような形状特
徴を組み合わせて構成されている。従って、モデル全体
を記述する形状特徴の一部について、仮想形状特徴を採
用した組合せについて画像から抽出された形状特徴と比
較することにより、画像中におけるモデルを特定する。

【００３０】また、図２〜５には、３本以上の直線もし
くは曲線の組み合わせは記載していない。しかし、複数
の仮想形状特徴の組み合わせもしくは形状特徴と仮想形
状特徴の組み合わせを仮想形状特徴として取り扱うこと
によって、３本以上の直線もしくは曲線の組み合わせを
仮想形状特徴として取り扱うことが可能である。

【００３１】簡単な例としては、「３本の直線の延長線
が滑らかに接続する」場合が考えられる。すなわち、図
７に示すように、直線Ａ、直線Ｂ、直線Ｃの間がわずか
に離れている。

【００３２】この場合、直線Ａと直線Ｂを仮想的に１本
の直線ＡＢとして取り扱う。さらに、仮想的な直線ＡＢ
と直線Ｃを仮想的に１本の直線として取り扱う。このよ
うにすることにより、ＡＢＣの３本の直線を１本の直線
として取り扱うことが可能となる。

【００３３】また、「２本の直線と曲線が滑らかに接続
する」場合も考えられる。すなわち、図８に示すよう
に、直線Ａ、右曲がりの曲線Ｂ、直線Ｃが接続する場合
である。この場合、直線Ａと曲線Ｂを仮想的に１本の曲
線ＡＢとして取り扱う。さらに、仮想的な曲線ＡＢと直
線Ｃを仮想的に１本の曲線として取り扱うことにより、
ＡＢＣの３本の直線及び曲線を１本の曲線として取り扱
うことができる。

【００３４】また、３本以上の線分についても同様に取
り扱うことができ、仮想形状特徴を利用して比較が行え
る。

【００３５】なお、上述の例では、モデルの形状特徴Ａ
について、仮想形状特徴を追加した。しかし、画像から
抽出された形状特徴について、類似する仮想形状特徴を
追加して比較を行ってもよい。

【００３６】また、仮想形状特徴については、各種の画
像からの形状特徴の認識結果などを参考にして、誤認識
が発生しやすいパターンを解析し、作成するとよい。ま
た、仮想形状特徴について、誤認識のし易さのレベルか
らランク分けをし、比較に用いる仮想形状特徴の範囲に
ついて選択できるようにすることも好適である。

【００３７】図９には、ビデオ画像の一部が示してあ
る。これについて、輪郭線を検出した結果が図１０に示
してある。このように、ビデオ画像から切り出した輪郭
線には、各種の要因で、線がギザギザになったり、途切
れたりする。このような輪郭線から線分を認識し、形状
特徴と抽出した場合には、上述のように誤認識が生じ
る。この場合には、途切れによる線分の分割などが生じ
る。しかし、本実施形態によれば、仮想形状特徴を利用
することによって、正しい認識が行える。

【００３８】なお、本発明に係る装置は、基本的に通常
のコンピュータによって構成できる。従って、コンピュ
ータにおけるハードディスクなどの記憶部に上記動作の
ためのプログラム及び仮想形状特徴データベースを用意
しておき、画像データ及びモデルの形状特徴データを入
力することで、上述のような認識処理を行うことができ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モデルの形状特徴と画像中の形状特徴の比較の際に、仮
想形状特徴を追加して比較を行う。従って、画像中から
の形状特徴の抽出の際に、誤抽出されやすい形状特徴の
組み合わせを考慮することができる。そこで、雑音や量
子化誤差などによる画質劣化の可能性が高い一般の画像
中から形状特徴について、比較的正しい比較を行うこと
ができる。

【００４０】また、予め仮想形状特徴について記憶して
おくことにより、これを読みだし適切な比較が行える。
さらに、認識対象についての形状特徴と画像中の形状特
徴の比較を行い、画像中に当該形状特徴が存在しないと
判定された場合に、その形状特徴に対応する仮想形状特
徴を読み出し比較を行うことで、明確な画像における認
識の場合には、仮想形状特徴を利用することなく、容易
に認識が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の構成を示すブロック図である。

【図２】 形状特徴とそれに対応する仮想形状特徴を示
す図である。

【図３】 形状特徴とそれに対応する仮想形状特徴を示
す図である。

【図４】 形状特徴とそれに対応する仮想形状特徴を示
す図である。

【図５】 形状特徴とそれに対応する仮想形状特徴を示
す図である。

【図６】 形状特徴比較の処理を示すフローチャートで
ある。

【図７】 ３本の直線を接続する例を示す図である。

【図８】 ３本の直線を接続する例を示す図である。

【図９】 画像の例を示す図である。

【図１０】 画像から認識した輪郭線を示す図である。

【図１１】 形状特徴を説明する図である。

【符号の説明】

１２ 形状特徴抽出部、１４ 形状特徴比較部、１６
仮想形状特徴データベース。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 認識対象の輪郭を構成する線分及び線分
   同士の接続関係からなる幾何学的特徴を示す形状特徴を
   用いて認識対象を記述し、画像から抽出した形状特徴と
   比較することによって、認識対象が存在するか否かを判
   定する画像処理装置であって、 比較する認識対象についての形状特徴または画像から抽
   出した形状特徴について、これに類似する他の形状特徴
   である仮想形状特徴を追加して比較を行う画像処理装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 仮想形状特徴を形状特徴に関連づけて記憶しておき、認
   識対象についての形状特徴に仮想形状特徴を追加して、
   比較を行う画像処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、 認識対象についての形状特徴と画像中の形状特徴の比較
   を行い、画像中に当該形状特徴が存在しないと判定され
   た場合に、その形状特徴に対応する仮想形状特徴を読み
   出し比較を行う画像処理装置。
4. 【請求項４】 認識対象が画像中に存在するか否かを判
   定する画像処理プログラムであって、 コンピュータに、 画像中から輪郭を構成する線分及び線分同士の接続関係
   からなる幾何学的特徴を示す形状特徴を抽出させ、 予め用意されている認識対象についての形状特徴または
   画像から抽出した形状特徴について、これに類似する他
   の形状特徴である仮想形状特徴を追加して比較させる画
   像処理プログラム。
5. 【請求項５】 請求項４のプログラムにおいて、 抽出した形状特徴と認識対象についての形状特徴及び類
   似する他の形状特徴である仮想形状特徴と比較させる際
   に、 まず抽出した形状特徴を認識対象についての形状特徴と
   比較させ、この比較結果において、画像中に認識対象に
   ついての形状特徴が存在しない場合に、仮想形状特徴と
   抽出した形状特徴を比較させる画像処理プログラム。