JP2003263638A - 物体認識装置及び物体認識方法並びに物体認識プログラム - Google Patents

物体認識装置及び物体認識方法並びに物体認識プログラム

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JP2003263638A
JP2003263638A JP2002064455A JP2002064455A JP2003263638A JP 2003263638 A JP2003263638 A JP 2003263638A JP 2002064455 A JP2002064455 A JP 2002064455A JP 2002064455 A JP2002064455 A JP 2002064455A JP 2003263638 A JP2003263638 A JP 2003263638A
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Atsushi Kuroda
淳 黒田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない計算量で画像中の物体を認識できる物体
認識装置及び物体認識方法並びに物体認識プログラムを
提供する。 【解決手段】認識の対象とされる目標物体が含まれる画
像データを複数のブロックに分割するブロック化部1
1、21と、画像のエッジを表す複数の参照パターンを
記憶したパターン記憶部16、25と、分割されたブロ
ックの画像データに含まれている画像のエッジを表す演
算パターンを形成するパターン形成部14と、形成され
た演算パターンと記憶された参照パターンとを比較して
最も一致度の大きい参照パターンを取得するパターン比
較部17、26と、複数の参照パターンで構成された物
体を表すテンプレートを記憶したテンプレート記憶部1
8、27と、取得された参照パターンをブロック化部で
分割された全ブロックについて並べることにより生成さ
れる比較パターンと記憶されたテンプレートとを比較し
て最も一致度の大きいテンプレートに対応する物体が目
標物体であると認識するテンプレート比較部19、2
8、とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体認識装置及び
物体認識方法並びに物体認識プログラムに関し、特に、
撮影により得られた画像を処理して物体を認識する技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、撮影により得られた画像に基づい
て、例えば車両や人を認識する技術が知られている。こ
のような技術の1つとして、撮影により得られた画像中
に出現する輝度の変化が大きい「エッジ」と呼ばれる部
分を方向成分に分解したパターンを形成し、予め登録し
てある物体のエッジを表すパターンと比較して一致の度
合いを調べることにより該物体を認識する方法が知られ
ている。
【0003】以下、この従来の物体を認識する方法を、
具体的に説明する。先ず、図14(A)に示すように、
撮影により得られた画像を複数のブロックに分割する。
各ブロックは、M×N(M及びNはそれぞれ2以上の整
数)個の画素から構成されているものとする。そして、
ブロック毎に、以下の処理を実行する。
【0004】先ず、エッジを構成する各画素の方向を、
例えば図14(B)に示すような4方向(各方向の逆方
向を含めると8方向)の何れかに分類する。この図14
では、左上45゜方向を「方向1」、上方向を「方向
2」、右上45゜方向を「方向3及び右方向を「方向
4」としている。この分類により得られる画像の一例
を、図14(A)に矢印で示している。
【0005】次いで、図14(C)に示すように、方向
毎の画素数を計算し、この計算により得られた方向毎の
カウント値を1つのパターンとする。この図14(C)
では、方向1の画素がα1個、方向2の画素がα2個、方
向3の画素がα3個及び方向4の画素がα4個それぞれ存
在する状態を示している。
【0006】次いで、上記のようにして算出されたパタ
ーンを、上述した方法と同様にして作成されて予め記憶
されているパターンと順次比較することにより一致する
ものを検索する。そして、一致するものが検索された場
合に1つのブロックに対する処理が完了する。以下、上
記と同様の処理を全ブロックについて実施することによ
り全ブロックのパターンを求める。
【0007】次いで、撮影により得られた画像を上記の
方法で求められた各パターンを成分とするベクトルで表
し、このベクトルと、同様の方法で表されて予め記憶さ
れている複数の物体を表す複数のベクトルとを順次比較
して一致又は近似するものを検索する。そして、一致又
は近似するものが検索された場合に、撮影により得られ
た画像中の物体は、検索されたベクトルで表されている
物体であることが認識される。
【0008】なお、この種の技術として、電子情報通信
学会論文誌 D Vol. J70−D pp−139
0−1397 1987年7月は、「加重方向指数ヒス
トグラムによる手書き漢字・ひらがな認識」を開示して
いる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の物体の認識方法では、方向毎のカウント値は、
撮影の環境条件、時刻等に依存して変化するため、予め
記憶すべきパターンの量が膨大になってパターンの一致
度が低下し、更には一致するパターンを検索するための
計算量が膨大になる。従って、この従来の方法は、例え
ばリアルタイム性が要求される物体の認識処理には不向
きである。
【0010】本発明は上述した問題を解消するためにな
されたものであり、その目的は、少ない計算量で画像中
の物体を認識できる物体認識装置及び物体認識方法並び
に物体認識プログラムを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用する番号・符号を用いて、課題を解決する
ための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許
請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との
対応関係を明らかにするために付加されたものである
が、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的
範囲の解釈に用いてはならない。
【0012】本発明の第1の態様に係る物体認識装置
は、上記目的を達成するために、認識の対象とされる目
標物体が含まれる画像データを複数のブロックに分割す
るブロック化部(11、21)と、画像のエッジを表す
複数の参照パターンを記憶したパターン記憶部(16、
25)と、前記ブロック化部(11、21)により分割
されたブロックの画像データに含まれている画像のエッ
ジを表す演算パターンを形成するパターン形成部(1
4)と、前記パターン形成部(14)で形成された演算
パターンと前記パターン記憶部(16、25)に記憶さ
れた参照パターンとを比較して最も一致度の大きい参照
パターンを取得するパターン比較部(17、26)と、
複数の前記参照パターンで構成された物体を表すテンプ
レートを記憶したテンプレート記憶部(18、27)
と、前記パターン比較部(17、26)で取得された参
照パターンを前記ブロック化部(11、21)で分割さ
れた全ブロックについて並べることにより生成される比
較パターンと前記テンプレート記憶部(18、27)に
記憶されたテンプレートとを比較して最も一致度の大き
いテンプレートに対応する物体が前記目標物体であると
認識するテンプレート比較部(19、28)、とを備え
ている。
【0013】この第1の態様に係る物体認識装置によれ
ば、撮影により得られた画像データのエッジを表す演算
パターンに最も一致する参照パターンに置き換えること
により構成された比較パターンを予め記憶されたテンプ
レートと比較して上記画像データに含まれる目標物体を
認識するようにしたので、画像データ中の細かいノイズ
等が抑制されて比較量が少なくなる。その結果、曖昧な
環境条件に強くなり、また、計算量を少なく抑えること
ができる。
【0014】この第1の態様に係る物体認識装置におい
て、前記参照パターン及び前記演算パターンの各々は、
前記画像のエッジの構成要素の方向及び方向毎の構成要
素の数から構成できる。この構成によれば、画像データ
中のエッジの方向を考慮して物体が認識されるので、目
標物体の認識精度を向上させることができる。
【0015】また、前記参照パターン及び前記演算パタ
ーンの各々は、前記画像のエッジの構成要素の数から構
成できる。この構成によれば、物体の認識処理では、画
像データ中のエッジの方向が考慮されないので、エッジ
の方向を考慮する場合に比べて、目標物体の認識精度は
落ちるが、方向を考慮しない分計算量を減らすことがで
きる。
【0016】本発明の第2の態様に係る物体認識方法
は、上記と同様の目的で、認識の対象とされる目標物体
が含まれる画像データを複数のブロックに分割し、画像
のエッジを表す複数の参照パターンを記憶し、前記分割
されたブロックの画像データに含まれている画像のエッ
ジを表す演算パターンを生成し、該生成された演算パタ
ーンと前記記憶された参照パターンとを比較して最も一
致度の大きい参照パターンを取得し、複数の前記参照パ
ターンで構成された物体を表すテンプレートを記憶し、
前記取得された参照パターンを前記分割された全ブロッ
クについて並べることにより生成される比較パターンと
前記記憶されたテンプレートとを比較して最も一致度の
大きいテンプレートをに対応する物体を前記目標物体で
あると認識するように構成されている。
【0017】本発明の第3の態様に係る物体認識プログ
ラムは、上記と同様の目的で、認識の対象とされる目標
物体が含まれる画像データを複数のブロックに分割し、
画像のエッジを表す複数の参照パターンを記憶し、前記
分割されたブロックの画像データに含まれている画像の
エッジを表す演算パターンを生成し、該生成された演算
パターンと前記記憶された参照パターンとを比較して最
も一致度の大きい参照パターンを取得し、複数の前記参
照パターンで構成された物体を表すテンプレートを記憶
し、前記取得された参照パターンを前記分割された全ブ
ロックについて並べることにより生成される比較パター
ンと前記記憶されたテンプレートとを比較して最も一致
度の大きいテンプレートをに対応する物体を前記目標物
体であると認識する処理をコンピュータに実行させるよ
うに構成されている。
【0018】この第2の態様に係る物体認識方法及び物
体認識プログラムにおいて、前記参照パターン及び前記
演算パターンの各々は、前記画像のエッジの構成要素の
方向及び方向毎の構成要素の数から構成できる。また、
前記参照パターン及び前記演算パターンの各々は、前記
画像のエッジの構成要素の数から構成できる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】(実施の形態1)この実施の形態1に係る
物体認識装置では、撮影により得られた画像中のエッジ
を形成する画素を4方向(各方向の逆方向を含めると8
方向)の各々についてカウントすることにより得られる
演算パターンが、予め記憶された参照パターンと部分的
に一致するかどうかによって物体の認識が行われる。
【0021】図1は、本発明の実施の形態1に係る物体
認識装置の構成を示すブロック図である。この物体認識
装置は、画像取得部10、ブロック化部11、フィルタ
部12、方向抽出部13、パターン形成部14、パター
ンコード化部15、パターン記憶部16、パターン比較
部17、テンプレート記憶部18及びテンプレート比較
部19から構成されている。
【0022】画像取得部10は、認識の対象とされる目
標物体を、例えばビデオカメラで撮影することにより得
られた1フレーム分のアナログ画像データを入力する。
そして、入力されたアナログ画像データをデジタル画像
データに変換し、更に、このデジタル画像データを所定
のスレッショルドレベルでスライスして2値画像データ
に変換する。この2値画像データは、ブロック化部11
に送られる。
【0023】ブロック化部11は、画像取得部10から
送られてくる1フレーム分の2値画像データを5×5の
ブロックに分割する。各ブロックは、M×N(M及びN
はそれぞれ2以上の整数)個の画素から構成されてい
る。なお、この実施の形態1では、一例として2値画像
データを5×5のブロックに分割する構成としている
が、本発明に係る物体認識装置では、分割の数は任意で
ある。このブロック化部11で25個のブロックに分割
された2値画像データは、フィルタ部12に送られる。
【0024】フィルタ部12は、ブロック化された2値
画像をフィルタリングすることにより、該2値画像中の
エッジを構成する画素の方向を算出する。このフィルタ
部12では、例えば、図2に示すような3×3の画素に
対応する9個の領域を有するフィルタが使用される。こ
のフィルタは、中心の領域に「0」が割り当てられ、そ
の周囲の8個の領域に2のべき乗の数値(1、2、4、
8、16、32、64及び128)が割り当てられてい
る。そして、ベクトル方向を求める対象となる目標画素
を「0」に対応させ、フィルタと2値画像中の画素値
(「1」又は「0」)との積和演算が方向毎に行われ
る。この積和演算の結果は、方向抽出部13に送られ
る。
【0025】方向抽出部13は、フィルタ部12から送
られてくる積和演算の結果に基づいて、目標画素のベク
トル方向を求める。この方向抽出部13は、「0」〜
「255」までのエントリを有するルックアップテーブ
ル(図示しない)を備えており、各エントリには、図1
4(B)に示した4つのベクトル方向に対応して、数値
1、2、3及び4がそれぞれ格納されている。この方向
抽出部13は、例えば、フィルタ部12から「129」
という積和演算の結果が送られてきた場合は、129番
目のエントリを参照し、そのエントリに格納されている
「1」という数値を取得して、目標画素のベクトル方向
は、左上45゜であると判断する。この方向抽出部13
で抽出された各画素のベクトル方向を表す数値は、パタ
ーン形成部14に送られる。
【0026】パターン形成部14は、方向抽出部13か
ら送られてくる各画素のベクトル方向を、方向毎に分類
して集計する。これにより、例えば、図14(C)に示
したような、方向毎の画素のカウント値が得られる。こ
の方向毎の画素のカウント値は、パターンコード化部1
5に送られる。
【0027】パターンコード化部15は、パターン形成
部14から送られてきた方向毎の画素のカウント値を、
例えばNビットのコードにエンコードすることによりコ
ード化データを生成する。このエンコードは、例えばカ
ウント値の下位Mビットを削除し、上位Nビットから成
るコードに変換することにより行うことができる。この
エンコードにより、パターン形成部14から送られてき
た方向毎の画素のカウント値の種類は、1/2Mに減少
される。パターンコード化部15は、以上のエンコード
処理を全ブロックについて実施する。このパターンコー
ド化部15でエンコードされた各ブロックのコード化デ
ータは、図3に示すように、各ブロックの演算パターン
β1、β2、・・・としてパターン比較部17に送られ
る。
【0028】パターン記憶部16は、図4に示すよう
な、24種類の参照パターンを記憶している。これらの
参照パターンは、目標物体が含まれる画像をブロックに
分割した場合に得られる代表的なエッジのパターンであ
る。各参照パターンは、上述した演算パターンと同様の
方法で、つまり4方向の各々について画素を集計するこ
とにより得られるカウント値をエンコードして作成され
る。このパターン記憶部16に格納された参照パターン
は、パターン比較部17から読み出される。
【0029】なお、この実施の形態1では、24種類の
参照パターンを有する場合を例示しているが、参照パタ
ーンの数は24種類に限定されず任意である。また、参
照パターンの種類も、図4に示したパターンに限らず、
任意に定めることができる。
【0030】パターン比較部17は、パターンコード化
部15から送られてくる演算パターンとパターン記憶部
16から読み出した24個の参照パターンとを順次比較
し、一致度の最も大きい参照パターンを決定する。そし
て、この決定された参照パターンが所定値以上の一致度
を有する場合に、その決定された参照パターンを当該ブ
ロックの演算パターンとする。換言すれは、演算パター
ンが参照パターンに投影される。パターン比較部17
は、以上の処理を全ブロックについて実施し、得られた
全ブロックの演算パターンを比較パターンとしてテンプ
レート比較部19に送る。
【0031】テンプレート記憶部18は、例えば図5に
示すような、目標物体を表すテンプレートを複数記憶し
ている。各テンプレートは、5×5の参照パターンから
構成されており、テンプレート比較部19から読み出さ
れる。
【0032】テンプレート比較部19は、パターン比較
部17からの比較パターンとテンプレート記憶部18に
記憶された複数のテンプレートとを比較して最も一致度
の大きいテンプレートを選択する。そして、撮影により
得られた画像に含まれる目標物体は、その選択されたテ
ンプレートに対応する物体であることを認識する。この
認識結果は、外部に出力される。
【0033】次に、上記のように構成される本発明の実
施の形態1に係る物体認識装置の動作を、図6のメイン
処理を示すフローチャート及び図7のパターン比較処理
を示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0034】物体認識装置では、先ず、画像が取得され
る(ステップS10)。即ち、画像取得部10は、認識
の対象とされる目標物体を、例えばビデオカメラで撮影
することにより得られた1フレーム分のアナログ画像デ
ータを入力する。このアナログ画像データは、2値画像
データに変換されてブロック化部11に送られる。
【0035】次いで、ブロック化処理が行われる(ステ
ップS11)。即ち、ブロック化部11において、画像
取得部10から送られてくる1フレーム分の2値画像デ
ータが5×5のブロックに分割される。このブロック化
処理により分割された2値画像データは、パターン比較
処理に供される。
【0036】次いで、パターン比較処理が行われる(ス
テップS12)。このパターン比較処理では、詳細は後
述するが、パターン記憶部16に記憶された参照パター
ンと各ブロックの2値画像から得られた演算パターンと
が比較され、その比較結果に基づいて各ブロックの演算
パターンが参照パターンに投影される。そして、投影さ
れた全ブロックの演算パターンが比較パターンとしてテ
ンプレート比較部19に送られる。
【0037】次いで、テンプレート比較処理が行われる
(ステップS13)。即ち、テンプレート比較部19
は、パターン比較処理により得られた比較パターンとテ
ンプレート記憶部18に記憶された複数のテンプレート
とを比較して最も一致度の大きいテンプレートを選択す
る。そして、撮影により得られた画像に含まれる目標物
体は、その選択されたテンプレートで表されている物体
であると認識し、その認識結果を外部に出力する。
【0038】次に、上記ステップS12で行われるパタ
ーン比較処理の詳細を、図7に示したフローチャートを
参照しながら説明する。
【0039】このパターン比較処理では、先ず、分割さ
れたブロック数を表す変数jが「1」に初期化される
(ステップS20)。次いで、参照パターンの数を表す
iが「1」に初期化される(ステップS21)。
【0040】次いで、フィルタリング処理が行われる
(ステップS22)。このフィルタリング処理では、フ
ィルタ部12は、変数jで指定されるブロックの2値画
像を、例えば図2に示すようなフィルタを用いて積和演
算を行うことによりフィルタリングする。この積和演算
の結果は、方向抽出部13に送られる。
【0041】次いで、方向抽出処理が行われる(ステッ
プS23)。この方向抽出処理では、フィルタ部12か
らの積和演算の結果に基づいて、各画素のベクトル方向
が求められる。この求められたベクトル方向を表す数値
は、パターン形成部14に送られる。
【0042】次いで、パターン形成処理が行われる(ス
テップS24)。このパターン形成処理では、パターン
形成部14は、方向抽出部13から送られてくる各画素
のベクトル方向を、方向毎に分類して集計し、方向毎の
画素のカウント値を得る。この得られた方向毎の画素の
カウント値は、パターンコード化部15に送られる。
【0043】次いで、コード化処理が行われる(ステッ
プS25)。このコード化処理では、パターンコード化
部15は、パターン形成部14から送られてきた方向毎
の画素のカウント値を、例えばNビットのコードにエン
コードすることによりコード化データを生成する。この
コード化処理は、全てのブロックについて実施され、各
ブロックのコード化データは、各ブロックの演算パター
ンβ1、β2、・・・としてパターン比較部17に送られ
る。
【0044】次いで、パターン比較処理が行われる(ス
テップS26)。このパターン比較処理では、変数iで
指定される参照パターンがパターン記憶部16から読み
出され、この読み出された参照パターンとコード化処理
で得られた演算パターンとが比較されて一致度を表す値
が算出される。この一致度を表す値としては、演算パタ
ーンのコード化データと参照パターンのコード化データ
との差を用いることができる。次いで、このステップS
26で算出された一致度を表す値がセーブされる(ステ
ップS27)。
【0045】次いで、変数iがインクリメントされ(ス
テップS28)、変数iが「24」より大きくなったか
どうかが調べられる(ステップS29)。ここで、変数
iが「24」より大きくなっていないことが判断される
と、ステップS26の処理に戻り、上述した処理が繰り
返し実行される。
【0046】この繰り返し実行の過程で、ステップS2
9において変数iが「24」より大きくなったことが判
断されると、最大一致度の検索処理が行われる(ステッ
プS30)。即ち、上記ステップS27でセーブされた
一致度を表す値の中から最大のものが選択される。そし
て、その最大の一致度を表す値が所定値より大きいかど
うかが調べられる(ステップS31)。
【0047】このステップS31で、所定値以上である
ことが判断されると、コード化データがワークメモリ
(図示しない)に格納される(ステップS32)。一
方、所定値以上でないことが判断されると、ゼロがワー
クメモリに格納される(ステップS33)。以上により
1つのブロックに対する処理が完了する。
【0048】次いで、変数jがインクリメントされ(ス
テップS34)、変数jがブロック数MAXより大きく
なったかどうかが調べられる(ステップS35)。ここ
で、変数jがブロック数MAXより大きくないことが判
断されると、ステップS21の処理に戻り、上述した処
理が繰り返し実行される。この繰り返し実行の過程で、
ステップS35で変数jがブロック数MAXより大きく
なったことが判断されると、シーケンスはメイン処理の
ステップS13(図6参照)に戻り、一連の処理を終了
する。この時点では、ワークメモリにはコード化デー
タ、つまり演算パターンから成る比較パターンが形成さ
れている。
【0049】以上説明したように、この実施の形態1に
係る物体認識装置によれば、撮影により得られた画像デ
ータをブロック化し、各ブロックの画像データに含まれ
るエッジを表す演算パターンを参照パターンに投影して
比較パターンを作成し、この比較パターンをテンプレー
トと比較して目標物体を認識する。演算パターンを参照
パターンに投影する際は、演算パターンのコード化デー
タと参照パターンのコード化データとの差が所定値以上
であれば一致とみなして処理されるので、細かいノイズ
等が抑制されて比較量が少なくなる。その結果、曖昧な
環境条件に強くなり、また、計算量を少なく抑えること
ができる。
【0050】また、パターン形成部14で形成されたパ
ターンをパターンコード化部15で少ないビット数のコ
ードにエンコードして各ブロックのパターン比較を行う
ので、比較量が少なくなり、計算量を少なく抑えること
ができる。
【0051】なお、上述した実施の形態1では、一致度
を表す値として、演算パターンのコード化データと参照
パターンのコード化データとの差を用いたが、演算パタ
ーンと参照パターンとの間で、方向毎のカウント値が一
致する割合を用いることができる。例えば一致する割合
が80%以上といった如きである。
【0052】また、上述した実施の形態1では、参照パ
ターンを構成するエッジのパターンは線分で構成されて
いる例を示しているが、認識対象が車両等である場合は
線分のエッジのパターンが得られる場合が多いので、線
分のエッジパターンから成る参照パターンであっても十
分な認識率が得られる。なお、参照パターンは、線分か
ら成るエッジのパターンに限定されず、円、円弧、楕
円、楕円弧等といった種々のパターンから構成すること
ができる。この場合は、例えば丸みを帯びたエッジが出
現する画像が得られる人の認識等に好適になる。
【0053】(実施の形態2)実施の形態2に係る物体
認識装置では、撮影により得られた画像中のエッジを形
成する画素を2方向(各方向の逆方向を含めると4方
向)の各々についてカウントすることにより得られる演
算パターンが、予め記憶された参照パターンに部分的に
一致するかどうかによって物体の認識が行われる。。
【0054】この実施の形態2に係る物体認識装置で
は、図1に示した実施の形態1に係る物体認識装置のフ
ィルタ部12、方向抽出部13、パターン形成部14及
びパターン記憶部16の構成が以下のように変更され
る。
【0055】即ち、この実施の形態2では、フィルタ部
12及び方向抽出部13は一体に形成され、ブロック化
された2値画像をフィルタリングすることにより、該2
値画像中のエッジを構成する画素の方向を出力する。フ
ィルタとしては、例えば、図8(A)及び図8(B)に
示すような、ソーベルフィルタを使用できる。画素の方
向を表すデータは、図9に示すように、上方向が「1」
又は横方向が「2」として得られる。このフィルタ部1
2及び方向抽出部13で抽出された各画素のベクトル方
向を表す数値は、パターン形成部14に送られる。
【0056】パターン形成部14は、方向抽出部13か
ら送られてくる各画素のベクトル方向を、方向毎に分類
して集計する。これにより、例えば、図10に示したよ
うな、方向毎の画素のカウント値が得られる。図10で
は、方向1の画素がγ1個、方向2の画素がγ2個それぞ
れ存在する状態を示している。この方向毎の画素のカウ
ント値は、パターンコード化部15に送られる。
【0057】パターン記憶部16は、図4に示すよう
な、24種類の参照パターンを記憶している。これらの
参照パターンは、各参照パターンは、上述した演算パタ
ーンと同様の方法、2方向の画素のカウント値をエンコ
ードして作成される。
【0058】上記のように構成される実施の形態2に係
る物体認識装置の動作は、4方向の演算パターン及び参
照パターンの代わりに2方向のそれらが扱われることを
除けば、図6及び図7に示したフローチャートを参照し
て説明した実施の形態1の動作と同じである。
【0059】この実施の形態2に係る物体認識装置によ
れば、画像中のエッジを形成する画素を2方向の各々に
ついてカウントした演算パターン及び参照パターンが用
いられるので、実施の形態1に係る物体認識装置に比べ
て計算量が減少する。
【0060】(実施の形態3)実施の形態3に係る物体
認識装置では、撮影により得られた画像中のエッジを形
成する画素を4方向の各々についてカウントすることに
より得られる演算パターンが、予め記憶された参照パタ
ーンに完全に一致するかどうかによって物体の認識が行
われる。
【0061】この実施の形態3に係る物体認識装置の構
成は、図1のブロック図を参照して説明した実施の形態
1に係る物体認識装置の構成と同じである。
【0062】次に、実施の形態3に係る物体認識装置の
動作を説明する。この実施の形態3に係る物体認識装置
のメイン処理は、図6に示した実施の形態1のそれと同
じであり、このメイン処理のステップS12で実行され
るブロックパターン処理の内容が実施の形態1のそれと
異なる。
【0063】以下、パターン比較処理の詳細を、図11
に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【0064】このパターン比較処理では、先ず、分割さ
れたブロック数を表す変数jが「1」に初期化される
(ステップS40)。次いで、参照パターンの数を表す
iが「1」に初期化される(ステップS41)。
【0065】次に実行されるフィルタリング処理(ステ
ップS42)、方向抽出処理(ステップS43)、パタ
ーン形成処理(ステップS44)及びコード化処理(ス
テップS45)は、図7に示した実施の形態1のフィル
タリング処理(ステップS22)、方向抽出処理(ステ
ップS23)、パターン形成処理(ステップS24)及
びコード化処理(ステップS25)とそれぞれ同じであ
る。
【0066】次いで、パターン比較処理が行われる(ス
テップS46)。このパターン比較処理では、変数iで
指定される参照パターンがパターン記憶部16から読み
出され、この読み出された参照パターンとコード化処理
で得られた演算パターンとが比較される。
【0067】次いで、ステップS46での比較の結果が
一致するかどうかが調べられる(ステップS47)。こ
こで、一致することが判断されると、コード化データが
ワークメモリ(図示しない)に格納される(ステップS
48)。その後、ステップS52の処理に分岐する。従
って、一旦一致することが判断された後は、パターン比
較は実行されない。
【0068】一方、ステップS46で、一致しないこと
が判断されると、変数iがインクリメントされ(ステッ
プS49)、変数iが「24」より大きくなったかどう
かが調べられる(ステップS50)。ここで、変数iが
「24」より大きくなっていないことが判断されると、
ステップS46の処理に戻り、上述した処理が繰り返し
実行される。
【0069】この繰り返し実行の過程で、ステップS5
0において変数iが「24」より大きくなったことが判
断されると、ゼロがワークメモリに格納される(ステッ
プS51)。以上により1つのブロックに対する処理が
完了する。
【0070】次いで、変数jがインクリメントされ(ス
テップS52)、変数jがブロック数MAXより大きく
なったかどうかが調べられる(ステップS53)。ここ
で、変数jがブロック数MAXより大きくないことが判
断されると、ステップS41の処理に戻り、上述した処
理が繰り返し実行される。この繰り返し実行の過程で、
ステップS53で変数jがブロック数MAXより大きく
なったことが判断されると、シーケンスはメイン処理の
ステップS13(図6参照)に戻り、一連の処理を終了
する。この時点では、ワークメモリにはコード化デー
タ、つまり演算パターンから成る比較パターンが形成さ
れている。
【0071】以上説明したように、この実施の形態3に
係る物体認識装置によれば、演算パターンを参照パター
ンに投影する際は、演算パターンのコード化データと参
照パターンのコード化データとの差がゼロ、つまり完全
一致の場合に一致とみなして処理されるので、目標物体
の認識精度を向上させることができる。
【0072】なお、この実施の形態3では、方向抽出部
13は、4方向の何れかを抽出するように構成したが、
実施の形態2と同様に、2方向の何れかを抽出するよう
に構成することができる。この場合は、実施の形態3係
る物体認識装置に比べて、計算量を減らすことができ
る。
【0073】(実施の形態4)実施の形態4に係る物体
認識装置では、撮影により得られた画像中のエッジを形
成する画素の数から成る演算パターンが、予め記憶され
た参照パターンに一致するかどうかによって物体の認識
が行われる。
【0074】図12は、本発明の実施の形態4に係る物
体認識装置の構成を示すブロック図である。この物体認
識装置は、画像取得部20、ブロック化部21、フィル
タ部22、画素計算部23、パターンコード化部24、
パターン記憶部25、パターン比較部26、テンプレー
ト記憶部27及びテンプレート比較部28から構成され
ている。
【0075】画像取得部20、ブロック化部21及びフ
ィルタ部22の構成は、図1に示した実施の形態1の画
像取得部10、ブロック化部11及びフィルタ部12の
構成とそれぞれ同じである。なお、フィルタ部22とし
ては、実施の形態2で使用したソーベルフィルタを用い
てもよい。
【0076】画素計算部23は、フィルタ部22から送
られてくるエッジを構成する画素の数を集計する。これ
により、全方向の画素のカウント値が得られる。このカ
ウント値は、パターンコード化部24に送られる。
【0077】パターンコード化部24は、実施の形態1
におけるパターンコード化部15と同じ構成を有し、画
素計算部23から送られてきた全方向の画素のカウント
値を、例えばNビットのコードにエンコードし、コード
化データを生成する。このパターンコード化部24は、
以上の処理を全てのブロックについて実施する。このパ
ターンコード化部24でエンコードされた、各ブロック
のコード化データは、図3に示すように、各ブロックの
演算パターンβ1、β2、・・・としてパターン比較部2
6に送られる。
【0078】パターン記憶部25は、図4に示すよう
な、24種類の参照パターンを記憶している。これらの
参照パターンは、目標物体が含まれる画像をブロックに
分割した場合に得られる代表的なエッジのパターンであ
る。各参照パターンは、上述した演算パターンと同様の
方法、つまり全方向の画素のカウント値をエンコードし
て作成される。このパターン記憶部25に格納されてい
る参照パターンは、パターン比較部26から読み出され
る。
【0079】パターン比較部26、テンプレート記憶部
27及びテンプレート比較部28の構成は、図1に示し
た実施の形態1のパターン比較部17、テンプレート記
憶部18及びテンプレート比較部19の構成とそれぞれ
同じである。
【0080】次に、上記のように構成される実施の形態
4に係る物体認識装置の動作を、図13に示したフロー
チャートを参照しながら説明する。
【0081】物体認識装置は、先ず、画像取得処理が行
われるする(ステップS60)。即ち、画像取得部20
は、認識の対象とされる目標物体を例えばビデオカメラ
で撮影することにより得られた1フレーム分のアナログ
画像データを入力する。このアナログ画像データは、2
値画像データに変換されて、ブロック化部21に送られ
る。
【0082】次いで、ブロック化処理が行われる(ステ
ップS61)。即ち、ブロック化部21は、画像取得部
20から送られてくる1フレーム分の2値画像データを
5×5のブロックに分割する。このブロック化により分
割された2値画像データはフィルタ部22に送られる。
【0083】次いで、分割されたブロック数を表す変数
jが「1」に初期化される(ステップS62)。次い
で、参照パターンの数を表すiが「1」に初期化される
(ステップS63)。
【0084】次いで、フィルタリング処理が行われる
(ステップS64)。このフィルタリング処理では、フ
ィルタ部22は、変数jで指定されるブロックの2値画
像を、例えば図2に示すようなフィルタを用いてフィル
タリングすることにより、該2値画像のエッジを構成す
る画素の数を集計する。
【0085】次いで、画素計算処理が行われる(ステッ
プS65)。即ち、画素計算部23は、フィルタリング
処理で得られた、2値画像のエッジを構成する画素の数
を集計する。これにより、全方向の画素のカウント値が
得られる。このカウント値は、パターンコード化部24
に送られる。
【0086】次いで、コード化処理が行われる(ステッ
プS66)。このコード化処理は、実施の形態3のパタ
ーン比較処理(ステップS45)で行われるコード化処
理と同じである。
【0087】次いで、パターン比較処理が行われる(ス
テップS67)。このパターン比較処理では、変数iで
指定される参照パターンがパターン記憶部25から読み
出され、この読み出された参照パターンとコード化処理
で得られた演算パターンとが比較される。
【0088】次いで、ステップS67での比較の結果が
一致するかどうかが調べられる(ステップS68)。こ
こで、一致することが判断されると、コード化データが
ワークメモリ(図示しない)に格納される(ステップS
67)。その後、ステップS73の処理に分岐する。
【0089】一方、ステップS68で、一致しないこと
が判断されると、変数iがインクリメントされ(ステッ
プS70)、変数iが「24」より大きくなったかどう
かが調べられる(ステップS71)。ここで、変数iが
「24」より大きくないことが判断されると、ステップ
S67の処理に戻り、上述した処理が繰り返し実行され
る。
【0090】この繰り返し実行の過程で、ステップS7
1において変数iが「24」より大きくなったことが判
断されると、ゼロがワークメモリに格納される(ステッ
プS72)。以上により1つのブロックに対する処理が
完了する。
【0091】次いで、変数jがインクリメントされ(ス
テップS73)、変数jがブロック数MAXより大きく
なったかどうかが調べられる(ステップS53)。ここ
で、変数jがブロック数MAXより大きくないことが判
断されると、ステップS63の処理に戻り、上述した処
理が繰り返し実行される。この繰り返し実行の過程で、
ステップS74で変数jがブロック数MAXより大きく
なったことが判断されると、次いで、テンプレート比較
処理が実行される(ステップS75)。このテンプレー
ト比較処理は、実施の形態1のメイン処理で行われるテ
ンプレート比較処理(ステップS19の処理)と同じで
ある。
【0092】以上説明したように、この実施の形態4に
係る物体認識装置によれば、画像中のエッジを形成する
画素を全方向についてカウントした演算パターン及び参
照パターンが用いられるので、実施の形態1〜3に係る
物体認識装置に比べて、エッジを構成する画素の方向を
考慮して物体を認識する場合よりも認識精度は落ちる
が、計算量は飛躍的に減少する。
【0093】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
少ない計算量で画像中の物体を認識できる物体認識装置
及び物体認識方法並びに物体認識プログラムを提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る物体認識装置の構
成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る物体認識装置で使
用されるフィルタを説明するための図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る物体認識装置で生
成される演算パターンの例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る物体認識装置にお
けるパターン記憶部に格納される参照パターンの例を示
す図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る物体認識装置にお
けるテンプレート記憶部に格納されるテンプレートの例
を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態1に係る物体認識装置にお
けるメイン処理を示すフローチャートである。
【図7】図6のステップS12で実行されるパターン比
較処理の詳細を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施の形態2に係る物体認識装置で使
用されるフィルタを説明するための図である。
【図9】本発明の実施の形態2に係る物体認識装置にお
ける方向抽出部で抽出される方向を説明するための図で
ある。
【図10】本発明の実施の形態2に係る物体認識装置に
おけるパターン形成部で形成されるパターンを説明する
ための図である。
【図11】本発明の実施の形態2に係る物体認識装置に
おけるパターン比較処理の詳細を示すフローチャートで
ある。
【図12】本発明の実施の形態4に係る物体認識装置の
構成を示すブロック図である。
【図13】本発明の実施の形態4に係る物体認識装置に
おけるパターン比較処理の詳細を示すフローチャートで
ある。
【図14】従来の物体認識装置を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
10、20 画像取得部 11、21 ブロック化部 12、22 フィルタ部 13 方向抽出部 14 パターン形成部 15、24 パターンコード化部 16、25 パターン記憶部 17、26 パターン比較部 18、27 テンプレート記憶部 19、28 テンプレート比較部 23 画素計算部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 認識の対象とされる目標物体が含まれる
    画像データを複数のブロックに分割するブロック化部
    と、 画像のエッジを表す複数の参照パターンを記憶したパタ
    ーン記憶部と、 前記ブロック化部により分割されたブロックの画像デー
    タに含まれている画像のエッジを表す演算パターンを形
    成するパターン形成部と、 前記パターン形成部で形成された演算パターンと前記パ
    ターン記憶部に記憶された参照パターンとを比較して最
    も一致度の大きい参照パターンを取得するパターン比較
    部と、 複数の前記参照パターンで構成された物体を表すテンプ
    レートを記憶したテンプレート記憶部と、 前記パターン比較部で取得された参照パターンを前記ブ
    ロック化部で分割された全ブロックについて並べること
    により生成される比較パターンと前記テンプレート記憶
    部に記憶されたテンプレートとを比較して最も一致度の
    大きいテンプレートに対応する物体が前記目標物体であ
    ると認識するテンプレート比較部、とを備えた物体認識
    装置。
  2. 【請求項2】 前記参照パターン及び前記演算パターン
    の各々は、前記画像のエッジの構成要素の方向及び方向
    毎の構成要素の数から成る、請求項1に記載の物体認識
    装置。
  3. 【請求項3】 前記参照パターン及び前記演算パターン
    の各々は、前記画像のエッジの構成要素の数から成る、
    請求項1に記載の物体認識装置。
  4. 【請求項4】 認識の対象とされる目標物体が含まれる
    画像データを複数のブロックに分割し、 画像のエッジを表す複数の参照パターンを記憶し、 前記分割されたブロックの画像データに含まれている画
    像のエッジを表す演算パターンを生成し、 該生成された演算パターンと前記記憶された参照パター
    ンとを比較して最も一致度の大きい参照パターンを取得
    し、 複数の前記参照パターンで構成された物体を表すテンプ
    レートを記憶し、 前記取得された参照パターンを前記分割された全ブロッ
    クについて並べることにより生成される比較パターンと
    前記記憶されたテンプレートとを比較して最も一致度の
    大きいテンプレートをに対応する物体を前記目標物体で
    あると認識する、物体認識方法。
  5. 【請求項5】 前記参照パターン及び前記演算パターン
    の各々は、前記画像のエッジの構成要素の方向及び方向
    毎の構成要素の数から成る、請求項4に記載の物体認識
    方法。
  6. 【請求項6】 前記参照パターン及び前記演算パターン
    の各々は、前記画像のエッジの構成要素の数から成る、
    請求項4に記載の物体認識方法。
  7. 【請求項7】 認識の対象とされる目標物体が含まれる
    画像データを複数のブロックに分割し、 画像のエッジを表す複数の参照パターンを記憶し、 前記分割されたブロックの画像データに含まれている画
    像のエッジを表す演算パターンを生成し、 該生成された演算パターンと前記記憶された参照パター
    ンとを比較して最も一致度の大きい参照パターンを取得
    し、 複数の前記参照パターンで構成された物体を表すテンプ
    レートを記憶し、 前記取得された参照パターンを前記分割された全ブロッ
    クについて並べることにより生成される比較パターンと
    前記記憶されたテンプレートとを比較して最も一致度の
    大きいテンプレートをに対応する物体を前記目標物体で
    あると認識する、処理をコンピュータに実行させる物体
    認識プログラム。
  8. 【請求項8】 前記参照パターン及び前記演算パターン
    の各々は、前記画像のエッジの構成要素の方向及び方向
    毎の構成要素の数から成る、請求項7に記載の物体認識
    プログラム。
  9. 【請求項9】 前記参照パターン及び前記演算パターン
    の各々は、前記画像のエッジの構成要素の数から成る、
    請求項7に記載の物体認識プログラム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010055629A1 (ja) 2008-11-11 2010-05-20 パナソニック株式会社 特徴量抽出装置、物体識別装置及び特徴量抽出方法

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WO2010055629A1 (ja) 2008-11-11 2010-05-20 パナソニック株式会社 特徴量抽出装置、物体識別装置及び特徴量抽出方法
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