JP2002533849A - 点集合を比較する方法 - Google Patents
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- G06V10/75—Organisation of the matching processes, e.g. simultaneous or sequential comparisons of image or video features; Coarse-fine approaches, e.g. multi-scale approaches; using context analysis; Selection of dictionaries
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Abstract
Description
は、面における対象体または目印の任意の種類の配置のことと理解することがで
きる。連続的な2次元の点集合、例えば画像または画像部分などを比較する方法
は公知である。ここでは例えば(原領域および周波数領域における)相互相関方
式が使用され、複数の集合間の一致が探索される。この方式では処理すべきデー
タ量が多いため計算コストが極めて高く、さらにこの方式は極めて限られた種類
の類似度の識別に制限されてしまうことが多い。すなわち例えば、2つの画像部
分で実行される慣用のデカルト座標における相互相関によって、2つの画像の1
つがズラされているはずである分量を表す平行移動ベクトルを計算することがで
き、これによって一方の画像を他方の画像に最大の類似度で重ねることができる
が、画像を歪ませたり、潰したり、伸ばすことよって、さらに大きな類似度また
は同一性が得られる可能性については、デカルト座標における相互相関では分か
らないままである。
を相互に変換できるか否かを識別することができるが、付加的に平行移動も必要
である場合には類似度は識別されないままである。
めてわずかな計算コストで、極めて多くの別個の種類の類似度を識別することが
でき、またこの方法によって例えば、一方の点集合を他方の点集合から回転、平
行移動および潰しないしは伸ばしの組み合わせによって得られる場合、2つの点
集合の同一性を識別することができる。このために極めて有利にも、第1集合の
各点Piに第2集合の1点Giを対応付け、つぎに以下のようにして得られる連
立方程式を解くだけでよい。すなわちまず第1集合の点Piに対して変換式P′ i =T(Pi)を立て、ここでこの変換関数Tは多数の可変パラメタajを有し
ており、P′iとGiとの間の自乗された間隔のiについての和が最小となる、
パラメタajの値を求めるのである。このようにして得られたパラメタajの値
を点集合の類似度に対する尺度として使用する。
きる。
される場合である。
る2次元の点集合を比較する方法の場合である。すなわちこの場合に間隔の自乗
の和が最小となるパラメタajの値は、連立方程式1によって与えられる。
グラムされたコンピュータまたはマイクロプロセッサによって完全に自動に行う
ことができる。
つの画像のそれぞれから、いくつかの特徴的な点を選択して点集合{…,Pi,
…},{…,Gi,…}を形成し、この点集合に本発明の方法を実施する。
ができ、これらは操作員がマークすることも、完全に自動的に検出することも可
能であり、これによって複写された人物と、1つの第2画像または画像の集まり
との類似度が求められる。
地図の接ぎ合わせである。この問題は、殊に現代の自動車ナビゲーションシステ
ムにおける電子的に表現された地図において発生する。このようなナビゲーショ
ンシステムは、自動車のドライバが移動しているかもしれない領域の地図の集合
を有しており、ここでこの地図は部分的に重なり合っているが、連続的に互いに
移行することはできない。別個の作製者によるこのような地図が関連する場合、
投影の種類、縮尺および方向において違いが発生することがあり、これらの違い
によってナビゲーションシステムは地図の1つの頁から別の頁に交換することが
困難になる。この場合に本発明の方法によって、特徴的な点の集合、例えば、複
数の地図のうちの1つにある道路交差点を選択し、第2の地図において相応する
集合を選択し、一方の集合の各点を他方の集合の1点に対応付け、選択したどの
交差点が対応し得るかについて仮定を行い、つぎに比較を本発明の方法によって
実行する。この比較によって一致の十分な尺度が得られない場合、新たな点の集
合を複数の地図のうちの1枚において選択し、新たな比較を実行する。ここで新
たに選択された点の集合は、当然のことながらそれ以前の点集合の要素を含むこ
とができる。
れている。
示しており、 図2〜4は、種々の次数の多項式を使用した場合の本発明による方法の結果を
示している。
、ここでこれらの点は、所属関係を識別し易くするためにそれぞれ相互に線で結
ばれており、かつ座標のグリッドにプロットされている。これらの点の各々は2
つの座標値に特徴付けられており、これらの座標値は複素数の実数部と虚数部と
解することができる。実数部および虚数部はこの座標系の横座標および縦座標に
それぞれプロットされる。
または類似のものを表すことができ、ここでこれらの2つの地図は自動車のナビ
ゲーションシステムに記憶されている。しかしながら例えば点P1およびP5を
GPSシステムによって求めた自動車の位置の列とし、点G1〜G5をナビゲー
ションシステムの地図に示された道路における経過とすることも可能である。
らの点集合が同じ道路を表しているか否かを判別するためにはそれらの類似度を
評価する必要がある。このために、間隔の自乗|P′i−Gi|2の和が最小に
なるように点Piの集合を点P′iの集合に変換する変換Tを探索する。この変
換Tはつぎの多項式の形式を有する。
動変換を、a1は回転距離変換をそれぞれ表している。電子工学から公知の通例
の、特性曲線パラメタに対する用語に依ると、2次の項の係数a2を「曲率」と
、3次の項の係数a3を「捩率」と称することが提案される。
) 数式2と3とを組み合わせるとつぎが得られる: Σi(an・Pi n+…+a2・Pi 2+a1・Pi+a0−Gi)・ (an・Pi n+…+a2・Pi 2+a1・Pi+a0−Gi)* ⇒ M
in (4) この式から偏導関数∂/∂a* j,j=0,1,…,nを形成することによっ
て連立方程式(1)が得られる。
尺の変更とによって相互に変換できなければならないことを前提にする場合には
、数式(1)をn=1の場合に対して考察すれば十分である。この場合、数式(
4)の簡略化においてつぎの式が得られる。すなわち、 Σi(a1・Pi+a0−Gi)・(a1・Pi+a0−Gi)* ⇒ Min (5) 偏導関数∂/∂a* 0および∂/∂a* 1を形成し、0とおくことによりつぎ
の連立方程式
て係数a1,a0が得られ、これらの係数によって、最小の誤差の自乗を有する P′=a1・P+a0 なる形の変換式が得られる。
、回転角(位相ないしは偏角)とを含んでいる。スカラ係数a0によって平行移
動が得られる。係数の計算によって、図1に示した点に対してつぎの結果が得ら
れる。すなわち
合Piを0.9倍にする伸ばしと、−1.3°の回転と、28°の方向への2.
4の移動とが含まれる。この結果は図2に示されている。ここでは点P1〜P5 が書き込まれている図1の座標グリッドも共に変換しており、これによってこの
変換を分かりやすくした。
度に対する尺度を得ることができる。
られる結論は2つの点集合が相互に等しくないことであり、別の点集合を地図か
ら選択して、この点集合においてこの方法を、より小さな誤差の自乗に適合する
まで繰り返すことができ、これによってそれぞれ選択した点集合が一致するとみ
なせるようにする。
ができる。したがって例えば、2次多項式T(Pi)=a2Pi 2+a1Pi+a 0 を有する変換を使用してつぎの連立方程式が得られる。
ぎの結果が得られる。すなわち
係数a1の絶対値との比を介して、すなわち変換の非線形成分を介して得ること
ができる。すなわち
ッドにも実行されており、これによって歪んだグリッド2が得られている。
にしたがって最適化された係数a3,a2,a1,a0を有する。これらの係数
をつぎの表に示す。
するのに起因して、適合の次数を高くする毎に個々の係数の新たな値が生じ、誤
差の自乗の和は、より最適な係数を使用すればするほど小さくなることである。
したがって係数の変化を、つぎのより高次の適合ステップへ移行する際に、類似
度に対する尺度として使用できることである。
である。
る尺度として使用することを特徴とする 部分的に重なり合う画像を接ぎ合わせる方法。
Claims (8)
- 【請求項1】 2つの2次元の点集合(P1,P2,…,P5;G1,G2 ,…,G5)を比較する方法において、 第1集合の各点(Pi)に第2集合の1点(Gi)を対応付け、 連立方程式を解き、ここで該連立方程式は、点集合(Pi)に対して変換関数
Tの可変パラメタa0,a1,…を有する変換式Pi′=T(Pi)を立て、前記
パラメタa0,a1,…の値を求め、これにより当該パラメタに対して、第1集
合の変換された点(Pi′)と、第2集合の対応する点(Gi)との間の間隔の
すべての自乗値についての和が最小になるようにすることによって得られ、 得られたパラメタa0,a1,…の当該値を、前記点集合の類似度に対する尺
度として使用することを特徴とする 2つの2次元の点集合を比較する方法。 - 【請求項2】 各点(P1,P2,…,P5;G1,G2,…,G5)を複
素数によって表す 請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 2次元の点集合(P1,P2,…,P5;G1,G2,…,
G5)を比較する方法において、 各点を複素数によって表し、 第1集合の各点(Pi)に第2集合の1点(Gi)を対応付け、 連立方程式 【数1】 を解き、 得られたパラメタa0,a1,…の値を、前記点集合の類似度に対する尺度と
して使用することを特徴とする 2次元の点集合を比較する方法。 - 【請求項4】 集合の点の数は、パラメタa0,a1…の数よりも大きい 請求項3に記載の方法。
- 【請求項5】 パラメタa0,a1…の数は5よりも小さい 請求項3または4に記載の方法。
- 【請求項6】 2つの画像の類似度を判定する方法において、 各画像から特徴的な点を複数個選択して、点集合(P1,P2,…,P5;G 1 ,G2,…,G5)を形成し、 形成された当該点集合に請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法を実
施することを特徴とする 2つの画像の類似度を判定する方法。 - 【請求項7】 前記方法を複数回繰り返し、ここで第1画像は同じままであ
り、第2画像を当該繰り返しの間に交換し、これによって多数の第2画像から第
1画像に最も類似する画像をさがす 請求項6または7に記載の方法。 - 【請求項8】 前記方法を複数回繰り返し、ここで当該繰り返しの間に点集
合(P1,P2,…,P5;G1,G2,…,G5)の少なくとも1つの少なく
とも1つの要素を変更する 請求項6または6に記載の方法。
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