JP2003271957A - Device and method for calculating similarity between images, and program - Google Patents
Device and method for calculating similarity between images, and programInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、二つの画像間の色
情報、濃淡情報、背景、主要被写体、などの特徴を比較
し、それら二つの画像間の類似度を算出する画像間類似
度算出装置及び方法、並びに、コンピュータにそのよう
な画像間類似度の算出の機能を実現させるためのプログ
ラムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention compares the characteristics of two images, such as color information, grayscale information, background, main subject, etc., and calculates the similarity between the two images. The present invention relates to an apparatus and method, and a program for causing a computer to realize such a function of calculating the similarity between images.
【0002】[0002]
【従来の技術】二つの画像間の色情報、濃淡情報、背
景、主要被写体、などの特徴を比較し、それら二つの画
像間の類似度を算出する画像間類似度算出装置は、類似
度を算出して類似画像を検索するシステム中によく用い
られ、特開平11−096368号公報、特開2000
−029885号公報、「Proc. of Int.Symposium on
Multimedia Information Proccssing, Dec 1997.」等で
知られている。2. Description of the Related Art An inter-image similarity calculation device that compares features such as color information, grayscale information, background, main subject, and the like between two images and calculates the similarity between these two images It is often used in a system for calculating and retrieving similar images, and is disclosed in JP-A-11-096368 and 2000.
-029885, "Proc. Of Int. Symposium on
Multimedia Information Proccssing, Dec 1997. "and so on.
【0003】これらに開示されている画像間類似度算出
手法では、図12の(A)及び(B)に示すように、一
般的に、二つの比較対象画像101,102を入力し
(ステップS101)、各比較対象画像101,102
を特徴解析してから(ステップS102)、カラーヒス
トグラムやテクスチャ特徴量、形状特徴量等を一つの画
像当たり一つの特徴量ベクトルとして表現する(ステッ
プS103)。そして、画像間の類似度を算出する際
は、これら特徴量ベクトル間のユークリッド距離やマン
ハッタン距離などの距離を計算し(ステップS10
4)、その距離(Distance)が小さいほど類似度が大き
く(相対的に画像は類似している)、その距離が大きい
ほど類似度が小さく(相対的に画像は類似していない)
なるように類似度を算出する(ステップS105)。In the inter-image similarity calculation method disclosed in these documents, generally, two comparison target images 101 and 102 are input as shown in FIGS. 12A and 12B (step S101). ), Each comparison target image 101, 102
After performing the feature analysis (step S102), the color histogram, the texture feature amount, the shape feature amount, and the like are expressed as one feature amount vector for one image (step S103). Then, when calculating the similarity between images, distances such as Euclidean distance and Manhattan distance between these feature amount vectors are calculated (step S10).
4) The smaller the distance (Distance), the greater the degree of similarity (relatively similar images), and the greater the distance, the smaller the degree of similarity (relatively similar images).
The degree of similarity is calculated so that (step S105).
【0004】こうして算出された類似度の用途として
は、一枚の画像に対し複数の画像との類似度を計算して
類似度順に出力したり、類似度がある閾値以上(距離が
閾値以下)のものをあるクラスとして出力したりするア
プリケーションに用いられる。The use of the similarity thus calculated is to calculate the similarity between one image and a plurality of images and output the images in the order of similarity, or the similarity is above a certain threshold (distance is below the threshold). It is used for the application that outputs things as a certain class.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では、各画像に対しもともと多くの画素
データ群からなる多くの特徴を一つのベクトルとしてし
まうので、特徴量の抽出方法がかなり適切でないと情報
の損失が大きくなり、画像の特徴を忠実に表現できな
い。However, in the above-mentioned conventional technique, since many features originally consisting of many pixel data groups are made into one vector for each image, the feature amount extraction method is quite appropriate. If this is not the case, the loss of information will increase, and the features of the image cannot be represented faithfully.
【0006】これを画像のカラーヒストグラム解析を例
にとって説明する。RGB空間で図13のように分布し
ている画素データを、ヒストグラム解析でRGB各軸に
対してヒストグラム化する。このとき、各軸のヒストグ
ラムデータを順に並べて一つの特徴量ベクトルとする。
しかし、この場合、各データのRBG空間での3次元的
な位置情報は欠落してしまう。従って、画像の特徴を忠
実に表現できなくなってしまう。This will be described by taking the color histogram analysis of an image as an example. Pixel data distributed in the RGB space as shown in FIG. 13 is histogrammed for each of the RGB axes by histogram analysis. At this time, the histogram data of each axis are arranged in order to form one feature amount vector.
However, in this case, the three-dimensional position information of each data in the RBG space is lost. Therefore, it becomes impossible to faithfully represent the characteristics of the image.
【0007】また、画像の特徴(例えば、画素データの
分布)は、画像によって大きく異なり、どんな分布形状
でも特徴を忠実に表現しなければならないが、従来例で
は、画像の分布の仕方により特徴表現の忠実度が大きく
異なってしまう。Further, the characteristics of the image (for example, the distribution of pixel data) greatly differ depending on the image, and it is necessary to faithfully express the characteristics in any distribution shape. The fidelity of will be greatly different.
【0008】以上のように画像の特徴が忠実に表現でき
ないと、画像間の類似度も正確に表現することができな
い。If the features of the images cannot be represented faithfully as described above, the degree of similarity between the images cannot be represented accurately.
【0009】例えば、図14の(A)に示すように、第
1比較対象画像101の分布(領域A)と第2比較対象
画像102の分布(領域B)が、類似した形状で位置も
近い場合には、特徴量の抽出方法がそれほど適切でなく
ても、領域Aの特徴量ベクトル103と領域Bの特徴量
ベクトル104との間の距離は小となり、二つの画像の
間の距離は小、つまり、望ましい結果である類似度が高
いという出力が得られる。また、図14の(B)に示す
ように、分布形状にかかわらず位置が遠い場合には、特
徴量の抽出方法がそれほど適切でなくても、領域Aの特
徴量ベクトル103と領域Bの特徴量ベクトル104と
の間の距離は大となり、二つの画像の間の距離は大、つ
まり、望ましい結果である類似度が低いという出力が得
られる。For example, as shown in FIG. 14A, the distribution of the first comparison object image 101 (area A) and the distribution of the second comparison object image 102 (area B) are similar in shape and close in position. In this case, the distance between the feature amount vector 103 of the area A and the feature amount vector 104 of the area B is small and the distance between the two images is small even if the feature amount extraction method is not so appropriate. That is, an output that the desired result is high in similarity is obtained. Further, as shown in FIG. 14B, when the position is distant regardless of the distribution shape, even if the feature quantity extraction method is not so appropriate, the feature quantity vector 103 of the area A and the feature quantity of the area B The distance to the quantity vector 104 is large, and the distance between the two images is large, that is, the output that the desired result is low similarity is obtained.
【0010】これに対して、位置が近くても分布の形状
が異なる場合には、特徴量の抽出方法がかなり適切でな
いと、即ち、図14の(C)に示すように領域Aの特徴
量ベクトル103と領域Bの特徴量ベクトル104とを
抽出してしまうと、それら特徴ベクトル間の距離が小と
なり、二つの画像の間の距離は小、つまり、誤った結果
である類似度が高いという出力が得られてしまうことに
なる。同様に、図14の(D)に示すように、位置が近
くても、一方(領域A)が他方(領域B)を大きく包含
するほど分布の大きさが大きく異なる場合にも、特徴量
の抽出方法がかなり適切でないと、領域Aの特徴量ベク
トル103と領域Bの特徴量ベクトル104との間の距
離が小となり、二つの画像の間の距離は小、つまり、誤
った結果である類似度が高いという出力が得られてしま
うことになる。On the other hand, if the shapes of the distributions are different even if the positions are close, the feature quantity extraction method is not appropriate, that is, the feature quantity of the region A as shown in FIG. If the vector 103 and the feature quantity vector 104 of the region B are extracted, the distance between the feature vectors becomes small, and the distance between the two images is small, that is, the similarity that is an erroneous result is high. The output will be obtained. Similarly, as shown in (D) of FIG. 14, even when the positions are close to each other, the distribution of the feature values is significantly different when one (region A) greatly includes the other (region B). If the extraction method is not appropriate, the distance between the feature amount vector 103 of the area A and the feature amount vector 104 of the area B will be small, and the distance between the two images will be small, that is, an erroneous result. The output will be high.
【0011】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、二つの画像間の色情報、濃淡情報、背景、主要被写
体、などの特徴を比較し、それら二つの画像間の類似度
を算出するとき、特徴量の抽出方法に情報の損失が無い
ように工夫しなくても様々な画像に対しその画像特徴を
忠実に再現した特徴量を抽出でき、画像間の類似度を正
確に表現できる画像間類似度算出装置、画像間類似度算
出方法、及び、プログラムを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above points, and compares features such as color information, grayscale information, background, main subject, and the like between two images to determine the similarity between the two images. When calculating, feature amounts that faithfully reproduce the image features of various images can be extracted without devising the feature amount extraction method so that there is no loss of information, and the similarity between images is accurately expressed. An object is to provide an inter-image similarity calculation device, an inter-image similarity calculation method, and a program that can be performed.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による画像間類似度算出装置は、画像の特
徴を比較すべき第1比較対象画像と第2比較対象画像に
対し、画像間類似度を算出する画像間類似度算出装置で
あって、上記第1比較対象画像と上記第2比較対象画像
とを入力する画像入力部と、上記第1比較対象画像と上
記第2比較対象画像とから、各々の画像の特徴を示す、
第1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群とを算出
する特徴量ベクトル群算出部と、上記第1特徴量ベクト
ル群からみた上記第2特徴量ベクトル群の相対距離を示
す第1から第2へのベクトル群間距離と、上記第2特徴
量ベクトル群からみた上記第1特徴量ベクトル群の相対
距離を示す第2から第1へのベクトル群間距離とを算出
する、ベクトル群間距離算出部と、上記第1から第2へ
のベクトル群間距離と上記第2から第1へのベクトル群
間距離とのうち、大きい方を画像間距離として選択する
距離選択部と、上記画像間距離を用いて画像間類似度を
定義し出力する類似度出力部とを備えることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, the inter-image similarity calculation device according to the present invention is configured to compare the characteristics of images with respect to a first comparison target image and a second comparison target image. An inter-image similarity calculation device for calculating inter-image similarity, comprising an image input unit for inputting the first comparison target image and the second comparison target image, the first comparison target image and the second comparison target image. From the target image, showing the characteristics of each image,
A feature quantity vector group calculating unit that calculates the first feature quantity vector group and the second feature quantity vector group, and first to second indicating the relative distance between the second feature quantity vector group and the first feature quantity vector group. An inter-vector-group distance for calculating the inter-vector-group distance to 2 and a second-to-first inter-vector-group distance indicating the relative distance of the first feature-quantity vector group viewed from the second feature-quantity vector group A calculation unit, a distance selection unit that selects a larger one of the first to second vector group distances and the second to first vector group distances as the image distance, and the image distance And a similarity output unit that defines and outputs the similarity between images using the distance.
【0013】即ち、本発明の画像間類似度算出装置によ
れば、各画像に対し単一のベクトルを特徴量として抽出
するのではなく、多数の特徴量ベクトル群を抽出した上
で、ベクトル群を単位とした群間の類似度を算出してい
るので、類似しているベクトル群同士は類似度が高いと
して出力し、類似していないベクトル群同士は類似度が
低いとして出力できる。従って、特徴量がベクトル群の
ままで良く、単一のベクトルにする必要がないので、情
報の損失が無いように特徴量の抽出方法を工夫する必要
がない。即ち、特徴量の抽出方法に情報の損失が無いよ
うに工夫しなくても様々な画像に対しその画像特徴を忠
実に再現した特徴量を抽出でき、画像間の類似度を正確
に表現できる画像間類似度算出装置を提供できる。That is, according to the inter-image similarity calculation apparatus of the present invention, instead of extracting a single vector as a feature amount for each image, a large number of feature amount vector groups are extracted, and then the vector groups are extracted. Since the similarity between groups is calculated in units of, the similar vector groups can be output as having a high similarity, and the dissimilar vector groups can be output as having a low similarity. Therefore, the feature amount may remain as a vector group, and it is not necessary to use a single vector, so it is not necessary to devise a feature amount extraction method so as to prevent information loss. That is, it is possible to accurately extract the feature amount that faithfully reproduces the image feature for various images without devising the feature amount extraction method so that there is no loss of information, and to accurately express the similarity between images. An inter-similarity calculation device can be provided.
【0014】また、本発明による画像間類似度算出装置
は、画像の特徴を比較すべき第1比較対象画像と第2比
較対象画像に対し、画像間類似度を算出する画像間類似
度算出装置であって、上記第1比較対象画像と上記第2
比較対象画像とを入力する画像入力部と、上記第1比較
対象画像と上記第2比較対象画像とから、各々の画像の
特徴を示す、第1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクト
ル群とを算出する特徴量ベクトル群算出部と、上記第1
特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群とから、各々
の特徴量ベクトル群を代表する、第1代表ベクトル群と
第2代表ベクトル群とを算出する代表ベクトル群算出部
と、上記第1代表ベクトル群からみた上記第2代表ベク
トル群の相対距離を示す第1から第2への代表ベクトル
群間距離と、上記第2代表ベクトル群からみた上記第1
代表ベクトル群の相対距離を示す第2から第1への代表
ベクトル群間距離とを算出する、代表ベクトル群間距離
算出部と、上記第1から第2への代表ベクトル群間距離
と上記第2から第1への代表ベクトル群間距離とのう
ち、大きい方を画像間距離として選択する距離選択部
と、上記画像間距離を用いて画像間類似度を定義し出力
する類似度出力部とを備えることを特徴とする。Further, the inter-image similarity calculation apparatus according to the present invention is an inter-image similarity calculation apparatus for calculating inter-image similarity between a first comparison target image and a second comparison target image whose image features are to be compared. And the first comparison target image and the second comparison target image
An image input unit for inputting a comparison target image, a first feature amount vector group and a second feature amount vector group showing the features of the respective images from the first comparison target image and the second comparison target image. A feature quantity vector group calculation unit for calculating
A representative vector group calculation unit that calculates a first representative vector group and a second representative vector group that represent each of the feature amount vector groups from the feature amount vector group and the second feature amount vector group, and the first representative The distance from the first representative vector group to the second representative vector group indicating the relative distance of the second representative vector group viewed from the vector group and the first representative vector group viewed from the second representative vector group.
A representative vector group distance calculating unit that calculates a second to first representative vector group distance indicating a relative distance of the representative vector group, and the first to second representative vector group distances and the first to second representative vector group distances. A distance selecting unit that selects a larger one of the representative vector group distances from 2 to 1 as the image distance; and a similarity output unit that defines and outputs the image similarity using the image distance. It is characterized by including.
【0015】即ち、本発明の画像間類似度算出装置によ
れば、各画像に対し単一のベクトルを特徴量として抽出
するのではなく、多数の特徴量ベクトル群を抽出した上
で、ベクトル群を単位とした群間の類似度を算出してい
るので、類似しているベクトル群同士は類似度が高いと
して出力し、類似していないベクトル群同士は類似度が
低いとして出力できる。従って、特徴量がベクトル群の
ままで良く、単一のベクトルにする必要がないので、情
報の損失が無いように特徴量の抽出方法を工夫する必要
がない。即ち、特徴量の抽出方法に情報の損失が無いよ
うに工夫しなくても様々な画像に対しその画像特徴を忠
実に再現した特徴量を抽出でき、画像間の類似度を正確
に表現できる画像間類似度算出装置を提供できる。しか
も、抽出した特徴量ベクトル群すべてを使用するのでは
なく、各々の特徴量ベクトル群を代表する代表ベクトル
群を単位とした群間の類似度を算出するようにしている
ので、全体としての演算量が少なくて済み、高速化が図
れる。That is, according to the inter-image similarity calculation apparatus of the present invention, instead of extracting a single vector as a feature amount for each image, a large number of feature amount vector groups are extracted, and then a vector group is extracted. Since the similarity between groups is calculated in units of, the similar vector groups can be output as having a high similarity, and the dissimilar vector groups can be output as having a low similarity. Therefore, the feature amount may remain as a vector group, and it is not necessary to use a single vector, so it is not necessary to devise a feature amount extraction method so as to prevent information loss. That is, it is possible to accurately extract the feature amount that faithfully reproduces the image feature for various images without devising the feature amount extraction method so that there is no loss of information, and to accurately express the similarity between images. An inter-similarity calculation device can be provided. Moreover, instead of using all of the extracted feature vector groups, the similarity between groups is calculated by using a representative vector group representing each feature vector group as a unit. The amount is small and the speed can be increased.
【0016】なお、上記代表ベクトル群算出部で算出す
る上記第1代表ベクトル群のベクトル数と上記第2代表
ベクトル群のベクトル数とが同数であり、上記代表ベク
トル群間距離算出部で算出する上記第1から第2への代
表ベクトル群間距離は、上記第1代表ベクトル群の各ベ
クトルと上記第2代表ベクトル群中の最隣接ベクトルと
の距離の、上記第1代表ベクトル群の各ベクトルに関す
る総和とし、上記代表ベクトル群間距離算出部で算出す
る上記第2から第1への代表ベクトル群間距離は、上記
第2代表ベクトル群の各ベクトルと上記第1代表ベクト
ル群中の最隣接ベクトルとの距離の、上記第2代表ベク
トル群の各ベクトルに関する総和としても良い。The number of vectors of the first representative vector group and the number of vectors of the second representative vector group calculated by the representative vector group calculation unit are the same, and the number of vectors between the representative vector group calculation units is calculated. The distance between the first representative vector group and the second representative vector group is each vector of the first representative vector group, which is the distance between each vector of the first representative vector group and the nearest neighbor vector in the second representative vector group. And the distances between the representative vector groups from the second representative vector group calculated by the representative vector group distance calculating unit are the vectors of the second representative vector group and the nearest neighbors of the first representative vector group. The distance to the vector may be the sum of the respective vectors of the second representative vector group.
【0017】またこのとき、上記代表ベクトル群算出部
で上記第1から第2への代表ベクトル群間距離を算出す
る際に、上記第2代表ベクトル群の総数に対する、上記
第1代表ベクトル群の各ベクトルと最隣接する第2代表
ベクトル数の割合を算出し、その割合が大きいほど上記
第1から第2への代表ベクトル群間距離を小さくなるよ
うに補正し、上記代表ベクトル群算出部で上記第2から
第1への代表ベクトル群間距離を算出する際に、上記第
1代表ベクトル群の総数に対する、上記第2代表ベクト
ル群の各ベクトルと最隣接する第1代表ベクトル数の割
合を算出し、その割合が大きいほど上記第2から第1へ
の代表ベクトル群間距離を小さくなるように補正するこ
とが好ましい。Further, at this time, when the distance between the first representative vector group and the second representative vector group is calculated by the representative vector group calculating unit, the number of the first representative vector group with respect to the total number of the second representative vector groups is calculated. The ratio of the number of second representative vectors that are closest to each vector is calculated, and the larger the ratio is, the smaller the distance between the representative vector groups from the first to the second is corrected, and the representative vector group calculating unit calculates. When calculating the distance between the second representative vector group and the first representative vector group, the ratio of the number of first representative vectors most adjacent to each vector of the second representative vector group to the total number of the first representative vector group is calculated. It is preferable to calculate and correct the distance between the representative vector groups from the second to the first as the ratio increases.
【0018】更には、上記代表ベクトル群間距離算出部
で上記第1から第2への代表ベクトル群間距離を算出す
る際に、上記第1特徴量ベクトル群あるいは上記第1代
表ベクトル群の分布の大きさに応じて、その分布の大き
さが大きいほど、上記第1から第2への代表ベクトル群
間距離を小さくなるように補正し、上記代表ベクトル群
間距離算出部で上記第2から第1への代表ベクトル群間
距離を算出する際に、上記第2特徴量ベクトル群あるい
は上記第2代表ベクトル群の分布の大きさに応じて、そ
の分布の大きさが大きいほど、上記第2から第1への代
表ベクトル群間距離を小さくなるように補正するように
しても良い。Further, when the distance between the representative vector groups from the first to the second is calculated by the distance between representative vector groups, the distribution of the first feature quantity vector group or the first representative vector group. According to the magnitude of the distribution, the larger the distribution is, the smaller the distance between the representative vector groups from the first to the second is corrected, and the distance between the representative vector groups is calculated from the second by the representative vector group distance calculating unit. When the distance between the representative vector groups to the first is calculated, the larger the distribution size is, the larger the second characteristic vector group or the second representative vector group is. The distance from the representative vector group to the first representative vector may be corrected to be smaller.
【0019】また、本発明による画像間類似度算出方法
は、画像の特徴を比較すべき第1比較対象画像と第2比
較対象画像に対し、画像間類似度を算出する画像間類似
度算出方法であって、上記第1比較対象画像と上記第2
比較対象画像とを入力し、上記第1比較対象画像と上記
第2比較対象画像とから、各々の画像の特徴を示す、第
1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群とを算出
し、上記第1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群
とから、各々の特徴量ベクトル群を代表する、第1代表
ベクトル群と第2代表ベクトル群とを算出し、上記第1
代表ベクトル群からみた上記第2代表ベクトル群の相対
距離を示す第1から第2への代表ベクトル群間距離と、
上記第2代表ベクトル群からみた上記第1代表ベクトル
群の相対距離を示す第2から第1への代表ベクトル群間
距離とを算出し、上記第1から第2への代表ベクトル群
間距離と上記第2から第1への代表ベクトル群間距離と
のうち、大きい方を画像間距離として選択し、上記画像
間距離を用いて画像間類似度を定義し出力することを特
徴とする。The inter-image similarity calculation method according to the present invention is an inter-image similarity calculation method for calculating the inter-image similarity between the first comparison target image and the second comparison target image whose image features are to be compared. And the first comparison target image and the second comparison target image
A comparison target image is input, and a first feature amount vector group and a second feature amount vector group indicating the features of each image are calculated from the first comparison target image and the second comparison target image, From the first feature quantity vector group and the second feature quantity vector group, a first representative vector group and a second representative vector group representing each feature quantity vector group are calculated, and the first representative vector group is calculated.
A distance from the first representative vector group to a second representative vector group indicating the relative distance of the second representative vector group viewed from the representative vector group;
A distance from the second representative vector group to the first representative vector group, which indicates the relative distance of the first representative vector group from the second representative vector group, is calculated, and the distance from the first representative vector group to the second representative vector group is calculated. Of the second to first representative vector group distances, the larger one is selected as the image distance, and the image distance is defined and output using the image distance.
【0020】即ち、本発明の画像間類似度算出方法によ
れば、各画像に対し単一のベクトルを特徴量として抽出
するのではなく、多数の特徴量ベクトル群を抽出した上
で、ベクトル群を単位とした群間の類似度を算出してい
るので、類似しているベクトル群同士は類似度が高いと
して出力し、類似していないベクトル群同士は類似度が
低いとして出力できる。従って、特徴量がベクトル群の
ままで良く、単一のベクトルにする必要がないので、情
報の損失が無いように特徴量の抽出方法を工夫する必要
がない。即ち、特徴量の抽出方法に情報の損失が無いよ
うに工夫しなくても様々な画像に対しその画像特徴を忠
実に再現した特徴量を抽出でき、画像間の類似度を正確
に表現できるようになる。しかも、抽出した特徴量ベク
トル群すべてを使用するのではなく、各々の特徴量ベク
トル群を代表する代表ベクトル群を単位とした群間の類
似度を算出するようにしているので、全体としての演算
量が少なくて済み、高速化が図れる。That is, according to the inter-image similarity calculation method of the present invention, instead of extracting a single vector as a feature amount for each image, a large number of feature amount vector groups are extracted, and then a vector group is extracted. Since the similarity between groups is calculated in units of, the similar vector groups can be output as having a high similarity, and the dissimilar vector groups can be output as having a low similarity. Therefore, the feature amount may remain as a vector group, and it is not necessary to use a single vector, so it is not necessary to devise a feature amount extraction method so as to prevent information loss. That is, feature amounts that faithfully reproduce the image features of various images can be extracted without devising the feature amount extraction method so that there is no loss of information, and the similarity between images can be accurately expressed. become. Moreover, instead of using all of the extracted feature vector groups, the similarity between groups is calculated by using a representative vector group representing each feature vector group as a unit. The amount is small and the speed can be increased.
【0021】また、本発明によるプログラムは、画像の
特徴を比較すべき第1比較対象画像と第2比較対象画像
に対し、画像間類似度を算出する際に、コンピュータ
に、上記第1比較対象画像と上記第2比較対象画像とを
入力する機能と、上記第1比較対象画像と上記第2比較
対象画像とから、各々の画像の特徴を示す、第1特徴量
ベクトル群と第2特徴量ベクトル群とを算出する機能
と、上記第1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群
とから、各々の特徴量ベクトル群を代表する、第1代表
ベクトル群と第2代表ベクトル群とを算出する機能と、
上記第1代表ベクトル群からみた上記第2代表ベクトル
群の相対距離を示す第1から第2への代表ベクトル群間
距離と、上記第2代表ベクトル群からみた上記第1代表
ベクトル群の相対距離を示す第2から第1への代表ベク
トル群間距離とを算出する機能と、上記第1から第2へ
の代表ベクトル群間距離と上記第2から第1への代表ベ
クトル群間距離とのうち、大きい方を画像間距離として
選択する機能と、上記画像間距離を用いて画像間類似度
を定義し出力する機能とを実現させるためのものであ
る。Also, the program according to the present invention causes the computer to calculate the first image comparison degree when calculating the inter-image similarity between the first image comparison object and the second image comparison image to be compared in image characteristics. From the function of inputting an image and the second comparison target image, and from the first comparison target image and the second comparison target image, a first feature quantity vector group and a second feature quantity indicating a feature of each image. A first representative vector group and a second representative vector group representing each feature amount vector group are calculated from the function of calculating the vector group and the first feature amount vector group and the second feature amount vector group. Function to
The distance from the first representative vector group to the second representative vector group indicating the relative distance of the second representative vector group viewed from the first representative vector group, and the relative distance of the first representative vector group viewed from the second representative vector group. Of the second to the first representative vector group distance, and the first to the second representative vector group distance and the second to the first representative vector group distance. Of these, the function of selecting the larger one as the inter-image distance and the function of defining and outputting the inter-image similarity using the inter-image distance are realized.
【0022】即ち、本発明のプログラムによれば、コン
ピュータに画像の特徴を比較すべき第1比較対象画像と
第2比較対象画像に対し、画像間類似度を算出させる場
合に、各画像に対し単一のベクトルを特徴量として抽出
するのではなく、多数の特徴量ベクトル群を抽出した上
で、ベクトル群を単位とした群間の類似度を算出させる
ようにしているので、類似しているベクトル群同士は類
似度が高いとして出力し、類似していないベクトル群同
士は類似度が低いとして出力させられる。従って、特徴
量がベクトル群のままで良く、単一のベクトルにする必
要がないので、情報の損失が無いように特徴量の抽出方
法を工夫する必要がない。即ち、特徴量の抽出方法に情
報の損失が無いように工夫しなくても様々な画像に対し
その画像特徴を忠実に再現した特徴量を抽出でき、画像
間の類似度を正確に表現できるようになる。しかも、抽
出した特徴量ベクトル群すべてを使用するのではなく、
各々の特徴量ベクトル群を代表する代表ベクトル群を単
位とした群間の類似度を算出させるようにしているの
で、全体としての演算量が少なくて済み、高速化が図れ
る。That is, according to the program of the present invention, when the computer calculates the inter-image similarity between the first comparison image and the second comparison image for comparing the features of the images, Instead of extracting a single vector as a feature amount, a large number of feature amount vector groups are extracted and then the similarity between groups is calculated with the vector group as a unit. The vector groups are output as having high similarity, and the vector groups that are not similar are output as having low similarity. Therefore, the feature amount may remain as a vector group, and it is not necessary to use a single vector, so it is not necessary to devise a feature amount extraction method so as to prevent information loss. That is, feature amounts that faithfully reproduce the image features of various images can be extracted without devising the feature amount extraction method so that there is no loss of information, and the similarity between images can be accurately expressed. become. Moreover, instead of using all the extracted feature vector groups,
Since the degree of similarity between groups is calculated with a representative vector group representing each feature amount vector group as a unit, the amount of calculation as a whole can be small and the speed can be increased.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0024】[第1の実施の形態]図2の(A)は、本
発明の第1の実施の形態に係る画像間類似度算出装置の
構成を示す図で、該画像間類似度算出装置は、入力装置
10と、演算装置20、及び出力装置30から構成され
ている。[First Embodiment] FIG. 2A is a diagram showing the configuration of an inter-image similarity calculation apparatus according to the first embodiment of the present invention. Is composed of an input device 10, an arithmetic device 20, and an output device 30.
【0025】ここで、上記入力装置10は、画像の特徴
を比較すべき画像を入力するためのものであり、例え
ば、FDやCD−ROM等の記録媒体から画像を読み出
すものや、画像読み取りを行うスキャナ、或いは、イン
ターネットやLAN等のネットワークを介して入力する
ものであっても良い。更には、デジタルカメラ等から直
接入力できるものとしても良い。Here, the input device 10 is for inputting an image to be compared with the characteristics of the image. For example, the input device 10 reads an image from a recording medium such as an FD or a CD-ROM, or reads an image. It may be a scanner to be performed or an input via a network such as the Internet or a LAN. Further, it may be possible to directly input from a digital camera or the like.
【0026】また、上記演算装置20は、画像間類似度
を算出するための各種演算を行うものであり、専用の装
置としても良いし、パーソナルコンピュータ等で構成し
ても良い。この演算装置20は、CPU20Aと、該C
PU20Aで実行するプログラムを記憶したプログラム
メモリ20Bとを含む。該装置を専用のものとしたとき
には、このプログラムメモリ20Bには、専用のプログ
ラムが固定記憶されている。また、該装置をパーソナル
コンピュータで構成する場合には、このプログラムメモ
リ20Bに展開されるプログラムは、FDやCD−RO
M等の記録媒体から又はインターネットやLAN等のネ
ットワークから該演算装置20の不図示記録装置に予め
インストールしてあるものを読み出すことで得ても良い
し、上記記録媒体又はネットワークから必要に応じて読
み込んで得るものとしても良い。The arithmetic unit 20 is for performing various arithmetic operations for calculating the similarity between images, and may be a dedicated device or a personal computer or the like. The arithmetic unit 20 includes a CPU 20A and a C
The program memory 20B stores a program executed by the PU 20A. When the device is dedicated, a dedicated program is fixedly stored in the program memory 20B. Further, when the apparatus is composed of a personal computer, the program loaded in the program memory 20B is FD or CD-RO.
It may be obtained by reading a preinstalled recording device (not shown) of the arithmetic unit 20 from a recording medium such as M or from a network such as the Internet or a LAN, or if necessary from the recording medium or the network. It may be obtained by reading.
【0027】更に、このプログラムメモリ20Bには、
算出された画像類似度を使用するアプリケーションプロ
グラムも記憶されることができる。そのアプリケーショ
ンとしては、例えば、画像データベースからの類似画像
の検索や、一枚の画像に対し複数の画像との類似度を計
算して類似度順に出力すること(カテゴライズ)、類似
度がある閾値以上(距離が閾値以下)のものをあるクラ
スとして出力すること(グルーピング)、などである。Further, in this program memory 20B,
An application program that uses the calculated image similarity can also be stored. Examples of the application include, for example, searching for similar images from an image database, calculating the similarity between one image and a plurality of images and outputting the images in the order of similarity (categorization), and the similarity is above a certain threshold. Outputting a class (distance less than threshold) as a class (grouping).
【0028】そして、上記出力装置30は、上記アプリ
ケーションの結果出力を行うためのディスプレイやプリ
ンタである。或いは、結果をネットワークを介して外部
に出力するものであっても良い。また勿論、アプリケー
ションの結果だけでなく、上記画像類度の算出結果を出
力しても良い。The output device 30 is a display or printer for outputting the result of the application. Alternatively, the result may be output to the outside via a network. Of course, not only the application result but also the image similarity calculation result may be output.
【0029】図1及び図2の(B)は、このような画像
間類似度算出装置の機能ブロック図及び動作フローチャ
ートを示す図である。FIGS. 1 and 2B are a functional block diagram and an operational flowchart of such an inter-image similarity calculation device.
【0030】即ち、まず、上記入力装置10の一機能部
としての画像入力部11で、特徴を比較すべき第1比較
対象画像a1と第2比較対象画像b1とを入力する(ス
テップS1)。That is, first, the image input unit 11 as one functional unit of the input device 10 inputs the first comparison target image a1 and the second comparison target image b1 whose features are to be compared (step S1).
【0031】続いて、上記演算装置20の一機能部とし
ての特徴量ベクトル群算出部21で、上記第1比較対象
画像a1と上記第2比較対象画像b1とから、各々の画
像の特徴を示す、例えば画素のRGB値をベクトル化し
た、第1特徴量ベクトル群a2(第1比較対象画像a1
から抽出)と第2特徴量ベクトル群b2(第2比較対象
画像b1から抽出)とを算出する(ステップS2)。こ
こで、特徴量ベクトル群は、一般に、ベクトル数が非常
に多いので、続いて、代表ベクトル群算出部22で、上
記第1特徴量ベクトル群a2と上記第2特徴量ベクトル
群b2とから、各々の特徴量ベクトル群を代表する第1
代表ベクトル群a3と第2代表ベクトル群b3とを算出
する(ステップS3)。このとき、代表ベクトル群のベ
クトル数は、特徴量ベクトル群のベクトル数よりも少な
い数とすれば良い。なお、特徴量ベクトル群の数が少な
い場合や、計算能力の高いコンピュータを用いて実現す
る場合などは、代表ベクトル群は、特徴量ベクトル群そ
のものをそのまま用いても良い。Subsequently, the feature amount vector group calculation unit 21 as one functional unit of the arithmetic unit 20 shows the features of each image from the first comparison target image a1 and the second comparison target image b1. , A first feature amount vector group a2 (first comparison target image a1) obtained by vectorizing RGB values of pixels, for example.
And a second feature amount vector group b2 (extracted from the second comparison target image b1) are calculated (step S2). Here, since the feature quantity vector group generally has a very large number of vectors, in the representative vector group calculation unit 22, subsequently, from the first feature quantity vector group a2 and the second feature quantity vector group b2, First representing each feature vector group
The representative vector group a3 and the second representative vector group b3 are calculated (step S3). At this time, the number of vectors in the representative vector group may be smaller than the number of vectors in the feature amount vector group. When the number of feature amount vector groups is small, or when the feature amount vector group is realized by using a computer having high calculation capability, the feature vector group itself may be used as the representative vector group.
【0032】続いて、上記演算装置20の一機能部とし
ての代表ベクトル群間距離算出部23では、上記第1代
表ベクトル群a3からみた上記第2代表ベクトル群b3
の相対距離を示す第1から第2への代表ベクトル群間距
離abと、その逆の上記第2代表ベクトル群b3からみ
た上記第1代表ベクトル群a3の相対距離を示す第2か
ら第1へのベクトル群間距離baとを算出する(ステッ
プS4)。Subsequently, in the representative vector group distance calculating section 23 as one functional section of the arithmetic unit 20, the second representative vector group b3 viewed from the first representative vector group a3.
From the first representative vector group distance ab from the first representative vector group b3 indicating the relative distance of the first representative vector group a3 to the second representative vector group a3 relative to the second representative vector group b3. And the inter-vector group distance ba is calculated (step S4).
【0033】ベクトル群間の相対距離は、一般化して記
述すると、次のように設定すれば良い。図3に概念図を
示すように、第1代表ベクトル群a3が構成する領域を
領域A、第2代表ベクトル群b3が構成する領域を領域
Bと設定すれば、上記第1から第2へのベクトル群間距
離abは、領域A中の各点から領域Bに最短で到達する
までの距離の総和又は平均と考え、また、上記第2から
第1へのベクトル群間距離baは、領域B中の各点から
領域Aに最短で到達するまでの距離の総和又は平均と考
える。このとき、ベクトル数が同じであれば、各距離の
総和をベクトル群間距離とすれば良いし、ベクトル数が
異なる場合は、各距離の平均をベクトル群間距離とすれ
ば良い。なお、総和、平均の概念は、領域A乃至領域B
での面積積分、及び、面積積分での規格化と置き換えて
も良い。ベクトル群間距離abとベクトル群間距離ba
は、領域の形状、相対的な位置関係により、一般には異
なるので、相対距離と呼ぶこととする。この距離は、例
えて言えば、領域を町、代表ベクトル群をその町に住ん
でいる人として、A町の人がとにかくB町に行くのにど
れくらい歩かないといけないかがA町からB町までの相
対距離(A町の人がB町をどれくらい近いと感じている
か)、B町の人がとにかくA町に行くのにどれくらい歩
かないといけないかがB町からA町までの相対距離(B
町の人がA町をどれくらい近いと感じているか)となる
(但し、町同士が重なることも有り得るとする)。The relative distance between the vector groups can be set as follows, if generalized and described. As shown in the conceptual diagram of FIG. 3, if the region formed by the first representative vector group a3 is set as the region A and the region formed by the second representative vector group b3 is set as the region B, the above-mentioned first to second The vector group distance ab is considered to be the sum or average of the distances from each point in the area A to reach the area B in the shortest time, and the vector group distance ba from the second to the first vector group is the area B. It is considered as the sum or average of the distances from each point in the area to reach the area A in the shortest time. At this time, if the number of vectors is the same, the sum of the distances may be the distance between the vector groups, and if the number of vectors is different, the average of the distances may be the distance between the vector groups. The concept of summation and average is as follows:
It may be replaced with the area integration in and the normalization in the area integration. Vector group distance ab and vector group distance ba
Is generally referred to as a relative distance because it differs depending on the shape of the area and the relative positional relationship. This distance is, for example, from the town A to the town B how much the people in town A must walk to go to town B, assuming that the area is the town and the representative vector group is the person who lives in that town. Relative distance from (choose how close people in town A feel to town B), how far people in town B must go to town A anyway from town B to town A ( B
How close people feel to town A is) (however, it is possible that towns may overlap).
【0034】この相対距離は、図4の(A)乃至(D)
に示すように、以下のような性質を持つ。This relative distance is calculated from (A) to (D) of FIG.
As shown in, it has the following properties.
【0035】ケース1. 二つのベクトル群が類似した
分布形状で、且つ、位置も近ければ、両者(A→B,B
→A)の相対距離とも非常に小さくなる(図4の(A)
参照)。Case 1. If the two vector groups have similar distribution shapes and the positions are close, both (A → B, B
→ The relative distance of A) becomes very small ((A) of FIG. 4)
reference).
【0036】ケース2. 二つのベクトル群の分布形状
にかかわらず、位置が遠いと、両者(A→B,B→A)
の相対距離とも大きくなる(図4の(B)参照)。Case 2. Regardless of the distribution shape of the two vector groups, if the positions are far, both (A → B, B → A)
Also becomes larger (see FIG. 4B).
【0037】ケース3. 二つのベクトル群の位置が近
くても、分布の形状が異なると、次のケース4.の場合
を除き、両者(A→B,B→A)の相対距離とも大きく
なる(図4の(C)参照)。Case 3. If the shapes of the distributions are different even if the positions of the two vector groups are close, the following case 4. Except in the above case, the relative distance between the two (A → B, B → A) also becomes large (see FIG. 4C).
【0038】ケース4. 二つのベクトル群の位置が近
くても、一方(例えばA:分布大)が他方(例えばB:
分布小)を大きく包含するほど分布の大きさが大きく異
なると、両者(A→B,B→A)のうち、片方(B→
A)が小さく、片方(A→B)が大きくなる(図4の
(D)参照)。Case 4. Even if the positions of two vector groups are close to each other, one (for example, A: large distribution) and the other (for example, B:
If the size of the distribution is greatly different to include the smaller distribution, one of the two (A → B, B → A) (B → B)
A) is small and one (A → B) is large (see (D) of FIG. 4).
【0039】上記代表ベクトル群間距離算出部23で上
述の相対距離を算出した後、上記演算装置20の一機能
部としての距離選択部24で、上記第1から第2への代
表ベクトル群間距離abと上記第2から第1への代表ベ
クトル群間距離baとのうち、大きい方を画像間距離c
として選択する(ステップS5)。即ち、画像間類似度
の出力において重要なポイントは、類似している画像を
類似度が高くなるように出力し、類似していない画像は
類似度が低くなるように出力することである。二つの相
対距離は、上記ケース1〜4の性質があるが、二つの相
対距離のうち大きい方を画像間距離として選択すること
で、上記ケース1以外は全て類似度が低くなる(即ち、
距離が大きくなる)ようにすることが可能になり、上述
のポイントを実現できる。After the relative distance between the representative vector groups is calculated by the distance calculating unit 23, the distance selecting unit 24 as one functional unit of the arithmetic unit 20 calculates the distance between the representative vector groups from the first to the second. Of the distance ab and the representative vector group distance ba from the second to the first, the larger one is the inter-image distance c.
(Step S5). That is, an important point in outputting the similarity between images is to output similar images so that the similarity is high, and to output dissimilar images so that the similarity is low. The two relative distances have the properties of Cases 1 to 4 above, but by selecting the larger one of the two relative distances as the inter-image distance, the similarity becomes low except for Case 1 (that is,
The distance can be increased) and the above points can be realized.
【0040】従って、図14の(C)及び(D)を参照
して説明した従来技術のように、領域Aの特徴量ベクト
ルと領域Bの特徴量ベクトルとを不適切に抽出してしま
ったときに画像間距離が小と判別されてしまうことはな
く、本実施の形態では、画像間距離が大であると正しく
判別されることができる。Therefore, the feature quantity vector of the area A and the feature quantity vector of the area B are inappropriately extracted as in the prior art described with reference to FIGS. 14C and 14D. Sometimes, the inter-image distance is not determined to be small, and in the present embodiment, it can be correctly determined that the inter-image distance is large.
【0041】そして、上記演算装置20の一機能部とし
ての類似度出力部25で、上記選択された画像間距離c
を用いて画像間類似度を定義し出力する(ステップS
6)。一般に、画像間距離が大きい方が類似度が低く、
画像間距離が小さい方が類似度が高い。画像間類似度の
出力定義は、本画像間類似度算出装置をどのように利用
するかによって設定すれば良い。二つの画像間の類似度
が高いほど類似度出力を大きく定義したい場合は、距離
が小さいほど算出類似度が高くなるように画像間距離の
逆数を類似度として設定すれば良いし、二つの画像間の
類似度が高いほど類似度出力を小さく定義したい場合
は、画像間距離をそのまま類似度として設定すれば良
い。Then, in the similarity output section 25 as one functional section of the arithmetic unit 20, the selected inter-image distance c
Is used to define the similarity between images and output (step S
6). Generally, the larger the distance between images, the lower the similarity,
The smaller the inter-image distance, the higher the similarity. The output definition of the inter-image similarity may be set according to how the main inter-image similarity calculation device is used. If you want to define the similarity output to be larger as the similarity between two images is higher, you can set the reciprocal of the distance between the images as the similarity so that the calculated similarity is higher as the distance is smaller. When it is desired to define the similarity output to be smaller as the similarity between the images is higher, the inter-image distance may be set as the similarity as it is.
【0042】こうして画像間類似度が定義されたなら
ば、後は、所望のアプリケーションを該画像間類似度を
使用して実行し、結果を上記出力装置30により出力す
ることになる(ステップS7)。例えば、類似度出力部
25によって数値として出力された画像間類似度を閾値
処理し、その閾値以上の画像間類似度を持つ画像をディ
スプレイに表示出力するような類似画像検索アプリケー
ションなどが考えられる。When the inter-image similarity is defined in this manner, a desired application is executed by using the inter-image similarity, and the result is output by the output device 30 (step S7). . For example, a similar image search application in which the similarity between images output as a numerical value by the similarity output unit 25 is subjected to threshold processing and an image having an similarity between images that is equal to or larger than the threshold is displayed and output on a display can be considered.
【0043】以下、類似度算出手法について、図5の
(A)乃至図5の(D)を参照して、より具体的に説明
する。なおここでは、図5の(A)に示すような画像ペ
アの画像間類似度を算出することを考える。Hereinafter, the similarity calculation method will be described more specifically with reference to FIGS. 5A to 5D. Note that calculation of the inter-image similarity of image pairs as shown in FIG. 5A will be considered here.
【0044】まず、上記画像入力部11で、特徴を比較
し類似度を算出すべき第1比較対象画像a1と第2比較
対象画像b1(図5の(A)参照)を入力する。これら
の画像は、例えば、市販の電子画像集(CD−ROM)
から入力することなどが考えられる。First, the image input section 11 inputs the first comparison target image a1 and the second comparison target image b1 (see FIG. 5A) for which the features should be compared and the similarity should be calculated. These images are commercially available electronic image collections (CD-ROM), for example.
It is possible to input from.
【0045】続いて、上記特徴量ベクトル群算出部21
では、上記第1比較対象画像a1と上記第2比較対象画
像b1から、各々の画像の特徴を示す特徴量として、画
素のRGB値をベクトル化した第1特徴量ベクトル群a
2(第1比較対象画像a1から抽出)と第2特徴量ベク
トル群b2(第2比較対象画像b1から抽出)とを算出
する(図5の(B)参照)。Subsequently, the feature quantity vector group calculating section 21
Then, from the first comparison target image a1 and the second comparison target image b1, as a feature amount indicating the feature of each image, a first feature amount vector group a obtained by vectorizing RGB values of pixels.
2 (extracted from the first comparison target image a1) and the second feature amount vector group b2 (extracted from the second comparison target image b1) are calculated (see (B) of FIG. 5).
【0046】続いて、上記代表ベクトル群算出部22で
は、上記第1特徴量ベクトル群a2と上記第2特徴量ベ
クトル群b2から、各々の特徴量ベクトル群を代表する
第1代表ベクトル群a3と第2代表ベクトル群b3とを
算出する(図5の(C)参照)。この代表ベクトル群の
算出は、例えば、自己組織化特徴マッピング、K−me
ans法などのクラスタリング法やベクトル量子化法を
用いて行えば良い。なお、代表ベクトル群のベクトル数
は、特徴量ベクトル群のベクトル数よりも少ない数と設
定するが、各画像毎に必ずしも同数にそろえないことと
する(勿論、同数にそろえても良い)。また、特徴量ベ
クトル群の数が少ない場合や計算能力の高いコンピュー
タを用いて実現する場合などは、特徴量ベクトル群を代
表ベクトル群としてそのまま用いても良い。Subsequently, in the representative vector group calculating section 22, from the first feature amount vector group a2 and the second feature amount vector group b2, a first representative vector group a3 representing each feature amount vector group is obtained. The second representative vector group b3 is calculated (see FIG. 5C). The calculation of the representative vector group is performed by, for example, self-organizing feature mapping or K-me.
A clustering method such as the ans method or a vector quantization method may be used. Although the number of vectors in the representative vector group is set to be smaller than the number of vectors in the feature amount vector group, it is not necessarily the same for each image (of course, it may be the same). In addition, when the number of feature quantity vector groups is small, or when it is realized by using a computer with high calculation ability, the feature quantity vector group may be used as it is as the representative vector group.
【0047】続いて、上記代表ベクトル群間距離算出部
23では、上記第1代表ベクトル群a3からみた上記第
2代表ベクトル群b3の相対距離を示す第1から第2へ
の代表ベクトル群間距離abと、上記第2代表ベクトル
群b3からみた上記第1代表ベクトル群a3の相対距離
を示す第2から第1へのベクトル群間距離baとを算出
する(図5の(D)参照)。ベクトル群間距離として
は、前述したように様々な数式定義が可能であるが、こ
こでは、第1から第2へのベクトル群間距離abは、第
1代表ベクトル群a3の各点から第2代表ベクトル群b
3中の最隣接の代表ベクトルとの距離の平均、同様に第
2から第1へのベクトル群間距離baは、第2代表ベク
トル群b3の各点から第1代表ベクトル群a3中の最隣
接の代表ベクトルとの距離の平均とする。なお、前述し
たように総和の概念は、第1代表ベクトル群a3が占め
る領域A乃至は第2代表ベクトル群b3が占める領域B
での面積積分と、また、平均の概念は面積積分値での規
格化と、それぞれ数式的に置き換えても構わない。Subsequently, in the representative vector group distance calculating unit 23, the first to second representative vector group distances indicating the relative distances of the second representative vector group b3 from the first representative vector group a3. Ab and the inter-vector-group distance ba from the second representative vector group a3 to the first representative vector group a3 viewed from the second representative vector group b3 are calculated (see (D) of FIG. 5). As the distance between vector groups, various mathematical expressions can be defined as described above, but here, the distance ab between vector groups from the first to the second is the second distance from each point of the first representative vector group a3. Representative vector group b
3 is the average of the distances to the nearest representative vectors in the third representative vector, and similarly the distance ba between the second and first vector groups is the distance from each point in the second representative vector group b3 to the nearest representative vector in the first representative vector group a3. Is the average of the distance from the representative vector of. Note that, as described above, the concept of summation is that the area A occupied by the first representative vector group a3 or the area B occupied by the second representative vector group b3.
In the area integration, and the concept of the average may be mathematically replaced with normalization by the area integration value.
【0048】上記代表ベクトル群間距離算出部23で上
述の相対距離を算出した後、上記距離選択部24で、第
1から第2への代表ベクトル群間距離ab(図5の
(D)では「5.0」)と第2から第1への代表ベクト
ル群間距離ba(図5の(D)では「5.5」)のう
ち、大きい方(図5の(D)では「5.5」)を画像間
距離cとして選択する。なお、図中の距離値はあくまで
も説明のために仮に設定した値である。After the above-mentioned relative distance is calculated by the distance between representative vector groups 23, the distance between the representative vector groups ab from the first to the second is calculated by the distance selecting unit 24 (in FIG. Of “5.0”) and the distance ba between representative vector groups from the second vector to the first vector (“5.5” in FIG. 5D), the larger one (“5. 5 ") as the inter-image distance c. The distance value in the figure is a value that is temporarily set for the sake of explanation.
【0049】最後に、上記類似度出力部25で、上記画
像間距離cを用いて画像間類似度を定義し出力する。画
像間類似度の定義設定としては、画像間距離cをそのま
ま類似度とするようにする。これは、二つの画像間の類
似度が高いほど類似度出力を小さく定義したことに相当
する。図5の(A)の例では、二つの画像間の類似度出
力は小さく(距離が小さい:「5.5」)、画像間の類
似度は高いということなる。Finally, the similarity output section 25 defines and outputs the inter-image similarity using the inter-image distance c. As the definition setting of the inter-image similarity, the inter-image distance c is directly used as the similarity. This corresponds to defining the similarity output to be smaller as the similarity between the two images is higher. In the example of FIG. 5A, the similarity output between the two images is small (the distance is small: “5.5”), and the similarity between the images is high.
【0050】同様に、図6の(A)乃至図6の(D)
に、あまり似ていない画像ペアの例を示す。この例の場
合は、距離a→b(「50.0」)と距離b→a
(「7.0」)で大きい方を選択した結果、類似度出力
は大きくなり(距離が大きい:「50.0」)、画像間
の類似度は低いという結果となる。このとき、距離b→
aでは「7.0」という小さい値で類似度は高く見えて
しまうが、大きい方を選択することにより、結果として
の距離が大きくなり、類似度を低いとして出力できる効
果があることに注目されたい。Similarly, FIGS. 6A to 6D.
Shows an example of a dissimilar image pair. In the case of this example, the distance a → b (“50.0”) and the distance b → a
As a result of selecting the larger one in (“7.0”), the similarity output becomes large (the distance is large: “50.0”) and the similarity between images is low. At this time, distance b →
In a, the similarity looks high with a small value of “7.0”, but by selecting the larger one, the resulting distance becomes large, and it is noted that there is an effect that the similarity can be output as low. I want to.
【0051】以上、第1の実施形態を説明したが、本実
施形態によれば、各画像に対し単一のベクトルを特徴量
として抽出するのではなく、多数の特徴量ベクトル群を
抽出した上で、ベクトル群を単位とした群間の類似度を
算出している。ベクトル群間の類似度は上述してきたよ
うに、類似しているベクトル群同士は類似度が高いとし
て出力し、類似していないベクトル群同士は類似度が低
いとして出力する作用を実現できる性質がある。従っ
て、特徴量がベクトル群のままで良く、単一のベクトル
にする必要がないので、情報の損失が無いように特徴量
の抽出方法を工夫する必要がない。即ち、特徴量の抽出
方法に情報の損失が無いように工夫しなくても様々な画
像に対しその画像特徴を忠実に再現した特徴量を抽出で
き、画像間の類似度を正確に表現できる画像間類似度算
出装置を提供できる。Although the first embodiment has been described above, according to this embodiment, instead of extracting a single vector as a feature amount for each image, a large number of feature amount vector groups are extracted. Then, the degree of similarity between groups is calculated in units of vector groups. As described above, the similarity between the vector groups has a property that it is possible to output the similar vector groups as having a high similarity and output the dissimilar vector groups as having a low similarity. is there. Therefore, the feature amount may remain as a vector group, and it is not necessary to use a single vector, so it is not necessary to devise a feature amount extraction method so as to prevent information loss. That is, it is possible to accurately extract the feature amount that faithfully reproduces the image feature for various images without devising the feature amount extraction method so that there is no loss of information, and to accurately express the similarity between images. An inter-similarity calculation device can be provided.
【0052】[第2の実施の形態]次に、図7を参照し
て、本発明の第2の実施の形態を説明する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0053】本実施の形態の構成は、上記第1の実施の
形態と同様であり、また、動作も、上記代表ベクトル群
間距離算出部23の機能を除いては同様である。よっ
て、この代表ベクトル群間距離算出部23についてのみ
説明を行うものとし、その他の説明は省略する。The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the operation is also the same except for the function of the representative vector group distance calculation unit 23. Therefore, only the representative vector group distance calculation unit 23 will be described, and the other description will be omitted.
【0054】即ち、本実施の形態においては、上記代表
ベクトル群算出部22で算出する第1代表ベクトル群a
3のベクトル数と上記第2代表ベクトル群b3のベクト
ル数とを同数とする。そして、上記代表ベクトル群間距
離算出部23で算出する上記第1から第2への代表ベク
トル群間距離abは、上記第1代表ベクトル群a3の各
ベクトルと上記第2代表ベクトル群b3中の最隣接ベク
トルとの距離を、上記第1代表ベクトル群a3の各ベク
トルに関して総和をとった値とする。That is, in the present embodiment, the first representative vector group a calculated by the representative vector group calculating section 22.
The number of vectors of 3 and the number of vectors of the second representative vector group b3 are the same. Then, the first to second representative vector group distance ab calculated by the representative vector group distance calculating unit 23 is the same as that of each vector of the first representative vector group a3 and the second representative vector group b3. The distance to the most adjacent vector is a value obtained by summing up the respective vectors of the first representative vector group a3.
【0055】同様に、上記第2から第1への代表ベクト
ル群間距離baは、上記第2代表ベクトル群b3の各ベ
クトルと上記第1代表ベクトル群a3中の最隣接ベクト
ルとの距離を、上記第2代表ベクトル群b3の各ベクト
ルに関して総和をとった値とする。Similarly, the distance ba from the second representative vector group to the first representative vector group is the distance between each vector of the second representative vector group b3 and the most adjacent vector in the first representative vector group a3. The sum of the values of the respective vectors of the second representative vector group b3 is set.
【0056】即ち、前述したようにベクトル群間距離を
求めるにはいろいろな算出方法が考えられるが、このよ
うに各ベクトル群毎の代表ベクトル群のベクトル数をそ
ろえておくと、各画像毎の特徴量ベクトル群のベクトル
の個数によらず、距離算出の計算量を一定に保つことが
できるという利点がある。特徴量ベクトル群のベクトル
の個数は、画像のサイズなどによって画像毎に変動する
ことが多いが、本実施形態のようにしておくと、画像の
サイズによらず、距離算出の計算量が一定に保たれ、代
表ベクトル数を一定の個数以下に設定しておけば、計算
量の削減につなげることが可能である。That is, as described above, various calculation methods are conceivable for obtaining the distance between vector groups, but if the numbers of vectors of the representative vector group for each vector group are arranged in this way, There is an advantage that the calculation amount of distance calculation can be kept constant regardless of the number of vectors of the feature amount vector group. The number of vectors of the feature amount vector group often changes for each image depending on the size of the image, etc. However, with this embodiment, the calculation amount of distance calculation is constant regardless of the image size. If the number of representative vectors is set to a certain number or less, it is possible to reduce the calculation amount.
【0057】[第3の実施の形態]次に、図8、図9の
(A)及び(B)を参照して、本発明の第3の実施の形
態を説明する。[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9A and 9B.
【0058】本実施の形態の構成は、上記第1の実施の
形態と同様であり、また、動作も、上記代表ベクトル群
間距離算出部23の機能を除いては同様である。よっ
て、この代表ベクトル群間距離算出部23についてのみ
説明を行うものとし、その他の説明は省略する。The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the operation is also the same except for the function of the representative vector group distance calculating unit 23. Therefore, only the representative vector group distance calculation unit 23 will be described, and the other description will be omitted.
【0059】即ち、本実施の形態においては、上記代表
ベクトル群間距離算出部23で、上記第1から第2への
代表ベクトル群間距離abを算出する際に、まず、上記
第2代表ベクトル群b3のうち、上記第1代表ベクトル
群a3の各ベクトルと最隣接していたベクトルの個数を
求め、上記第2代表ベクトル群b3の総数に対する割合
を算出する。続いて、その割合が大きい(小さい)ほ
ど、上記第1から第2への代表ベクトル群間距離abを
小さく(大きく)なるように補正する。That is, in the present embodiment, when the representative vector group distance calculating unit 23 calculates the first to second representative vector group distance ab, first, the second representative vector In the group b3, the number of vectors most adjacent to each vector of the first representative vector group a3 is obtained, and the ratio to the total number of the second representative vector group b3 is calculated. Subsequently, the larger (smaller) the ratio, the smaller (larger) the distance ab between the representative vector groups from the first to the second.
【0060】同様に、上記代表ベクトル群間距離算出部
23で、上記第2から第1への代表ベクトル群間距離b
aを算出する際に、まず、上記第1代表ベクトル群a3
のうち、上記第2代表ベクトル群b3の各ベクトルと最
隣接していたベクトルの個数を求め、上記第1代表ベク
トル群a3の総数に対する割合を算出する。続いて、そ
の割合が大きい(小さい)ほど、上記第2から第1への
代表ベクトル群間距離baを小さく(大きく)なるよう
に補正する。Similarly, in the representative vector group distance calculating unit 23, the second to first representative vector group distance b is obtained.
When calculating a, first, the first representative vector group a3
Among these, the number of vectors most adjacent to each vector of the second representative vector group b3 is obtained, and the ratio to the total number of the first representative vector group a3 is calculated. Subsequently, the larger (smaller) the ratio is, the smaller (larger) the distance ba between the representative vector groups from the second to the first is corrected.
【0061】ここで、補正の仕方としては、例えば、次
式のように行うこととする。Here, as a method of correction, for example, the following equation is used.
【0062】補正距離ab’(第1→第2)=第1から
第2への代表ベクトル群間距離ab/割合(第2中)
補正距離ba’(第2→第1)=第2から第1への代表
ベクトル群間距離ba/割合(第1中)
以上で補正された第1から第2への代表ベクトル群間距
離ab’と第2から第1への代表ベクトル群間距離b
a’に対し、上記距離選択部24で大きい方を画像間距
離として選択することとなる。Correction distance ab '(first → second) = distance ab between representative vector groups from the first to second / proportion (in the second) correction distance ba ′ (second → first) = from the second Distance ba between representative vector groups to the first ratio / ratio (in the first) Distance ab ′ between representative vector groups from the first to second and distance b between representative vector groups from the second corrected to the above
With respect to a ′, the distance selecting unit 24 selects the larger one as the inter-image distance.
【0063】図9の(A)及び(B)を参照して、本実
施の形態の効果を説明する。The effects of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 (A) and 9 (B).
【0064】ベクトル群間の距離については上記第1の
実施の形態にて説明したが、一般に、類似している領域
間では、図9の(A)に示す例1のように、代表ベクト
ル総数(この例ではB領域の7個)に対し、対応領域
(この例ではA領域)の代表ベクトルの隣接とされる数
(例では7個)の割合(7/7=100%)は大きい傾
向がある。従ってこのとき、距離をこの割合に応じて小
さくなるように補正すれば、領域Aと領域Bはより類似
していると判定することができる。Although the distance between the vector groups has been described in the first embodiment, in general, between similar areas, as in Example 1 shown in FIG. The ratio (7/7 = 100%) of the number (7 in this example) of the representative vector of the corresponding region (A in this example) to the corresponding vector (7 in B in this example) tends to be large. There is. Therefore, at this time, if the distance is corrected to be smaller according to this ratio, it can be determined that the area A and the area B are more similar.
【0065】同様に、類似していない領域間では、図9
の(B)に示す例2のように、代表ベクトル総数(この
例ではB領域の7個)に対し、対応領域(この例ではA
領域)の代表ベクトルの隣接とされる数(この例では2
個)の割合(2/7=29%)は小さい傾向がある。従
ってこのとき、距離をこの割合に応じて大きくなる補正
すれば、領域Aと領域Bはより類似していないと判定す
ることができる。Similarly, between the dissimilar areas, as shown in FIG.
As shown in Example 2 in (B) of the above, for the total number of representative vectors (7 in B area in this example), the corresponding area (A in this example)
The number of adjacent representative vectors of a region (2 in this example)
The ratio (2/7 = 29%) tends to be small. Therefore, at this time, if the distance is corrected to increase according to this ratio, it can be determined that the areas A and B are not more similar.
【0066】従って、本実施形態によれば、互いに類似
している画像はより類似度を高くし、互いに類似してい
ない画像はより類似度を低くできるので、画像間の類似
度をより正確に表現できる画像間類似度算出装置を提供
できる。Therefore, according to the present embodiment, the images that are similar to each other can have a higher degree of similarity and the images that are not similar to each other can have a lower degree of similarity. An inter-image similarity calculation device that can be expressed can be provided.
【0067】[第4の実施の形態]次に、図10、図1
1の(A)及び(B)を参照して、本発明の第4の実施
の形態を説明する。[Fourth Embodiment] Next, FIG. 10 and FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to 1 (A) and (B).
【0068】本実施の形態の構成は、上記第1の実施の
形態と同様であり、また、動作も、上記代表ベクトル群
間距離算出部23の機能を除いては同様である。よっ
て、この代表ベクトル群間距離算出部23についてのみ
説明を行うものとし、その他の説明は省略する。The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the operation is also the same except for the function of the representative vector group distance calculating unit 23. Therefore, only the representative vector group distance calculation unit 23 will be described, and the other description will be omitted.
【0069】即ち、本実施の形態においては、上記代表
ベクトル群間距離算出部23で、上記第1から第2への
代表ベクトル群間距離abを算出する際に、まず、上記
第1特徴量ベクトル群a2あるいは上記第1代表ベクト
ル群a3の分布の大きさを求め、その大きさに応じて、
その分布の大きさが大きい(小さい)ほど、上記第1か
ら第2への代表ベクトル群間距離abを小さく(大き
く)なるように補正する。That is, in the present embodiment, when the representative vector group distance calculating section 23 calculates the first to second representative vector group distances ab, first, the first feature amount is calculated. The size of the distribution of the vector group a2 or the first representative vector group a3 is obtained, and according to the size,
The larger (smaller) the distribution is, the smaller (larger) the distance ab between the representative vector groups from the first to the second is corrected.
【0070】同様に、上記第2特徴量ベクトル群b2あ
るいは上記第2代表ベクトル群b3の分布の大きさを求
め、その大きさに応じて、その分布の大きさが大きい
(小さい)ほど、上記第2から第1への代表ベクトル群
間距離baを小さく(大きく)なるように補正する。Similarly, the size of the distribution of the second feature amount vector group b2 or the second representative vector group b3 is obtained, and the larger (smaller) the distribution size is, the larger the distribution size becomes. The distance ba between the representative vector groups from the second to the first is corrected to be small (large).
【0071】ここで、補正の仕方としては、例えば次式
のように行うこととする。Here, as a method of correction, for example, the following equation is used.
【0072】補正距離ab”(第1→第2)=第1から
第2への代表ベクトル群間距離ab/分布の大きさ(第
1の領域)
補正距離ba”(第2→第1)=第2から第1への代表
ベクトル群間距離ba/分布の大きさ(第2の領域)
また、上記第3の実施の形態と組み合わせて、
補正距離ab”(第1→第2)=第1から第2への代表
ベクトル群間距離ab/{分布の大きさ(第1の領域)
×割合(第2中)}
補正距離ba”(第2→第1)=第2から第1への代表
ベクトル群間距離ba/{分布の大きさ(第2の領域)
×割合(第1中)}
としてももちろん構わない。Correction distance ab ″ (first → second) = distance ab between representative vector groups from first to second / size of distribution (first area) correction distance ba ″ (second → first) = Distance ba between representative vector groups from second to first / size of distribution (second region) Further, in combination with the third embodiment, the correction distance ab ″ (first → second) = Distance between representative vector groups from first to second ab / {distribution size (first region)
× Proportion (in the second)} Corrected distance ba ″ (second → first) = distance ba between representative vector groups from the second to the first / {size of distribution (second area)
Of course, it does not matter if x ratio (1st middle)}.
【0073】以上で補正された第1から第2への代表ベ
クトル群間距離ab”と第2から第1への代表ベクトル
群間距離ba”に対し、距離選択部24にて、大きい方
を画像間距離として選択する。With respect to the first-to-second representative vector group distance ab ″ and the second-to-first representative vector group distance ba ″ corrected as described above, the distance selecting unit 24 determines the larger one. Select as the distance between images.
【0074】なお、図10では、上記第3の実施の形態
の補正の仕方と組み合わせた場合を示してあるが、勿
論、本実施の形態の補正の仕方を単独で行っても構わな
い。Although FIG. 10 shows a case where the correction method of the third embodiment is combined with the correction method of the third embodiment, it goes without saying that the correction method of the present embodiment may be performed independently.
【0075】図11の(A)及び(B)を参照して、本
実施の形態の効果を説明する。The effect of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 (A) and 11 (B).
【0076】一般に、分布が小さい領域は他の画像に対
応する領域との距離が小さく、分布が大きい領域はその
距離が大きい傾向がある。従ってこのとき、距離をこの
分布(例:距離ABを求めるときはAの領域)の大きさ
に応じて、その分布の大きさが大きい(小さい)ほど、
代表ベクトル群間距離abを小さく(大きく)なるよう
に補正することによって、図11の(A)に示すような
例1の場合も、図11の(B)に示すような例2の場合
も、ほぼ同程度の類似度に補正することができる。Generally, an area having a small distribution tends to have a small distance from an area corresponding to another image, and an area having a large distribution tends to have a large distance. Therefore, at this time, depending on the size of this distribution (eg, the area A when the distance AB is obtained), the larger (smaller) the size of the distribution is,
By correcting the distance ab between the representative vector groups so as to be small (large), both in the case of Example 1 as shown in FIG. 11A and in the case of Example 2 as shown in FIG. 11B. , Can be corrected to almost the same degree of similarity.
【0077】なお、分布の大きさは、特徴量ベクトル群
から求めても、代表ベクトル群から求めてもどちらでも
良い。分布は直接、標準偏差等を求めても良いが、分布
の大きさを求めたいある領域に対し、様々な領域との距
離を計算しておき、その最大値を分布の反映する量(分
布が大きい/小さい領域は任意の領域との最大距離も大
きく/小さくなる傾向がある)として間接的に求めても
良い。即ち、次式のようにしても良い。The size of the distribution may be obtained from the feature vector group or the representative vector group. You can directly calculate the standard deviation etc. of the distribution, but for a certain area for which you want to find the size of the distribution, calculate the distances to various areas and calculate the maximum value (the distribution is The larger / smaller area also tends to have a larger / smaller maximum distance from an arbitrary area). That is, the following equation may be used.
【0078】補正距離ab”(第1→第2)=第1から
第2への代表ベクトル群間距離ab/第1の領域と他の
画像の構成領域との距離のうちの最大値
補正距離ba”(第2→第1)=第2から第1への代表
ベクトル群間距離ba/第2の領域と他の画像の構成領
域との距離の最大値
以上、本実施形態によれば、分布の大きさの大小によっ
て類似度を補正することにより、特徴量の分布の大きさ
によって画像間の類似性が異なって判定されるようなシ
ステムの不安定さがなく、画像間の類似度をより正確に
表現できる画像間類似度算出装置を提供できる。Correction distance ab ″ (first → second) = distance ab between representative vector groups from the first to the second / the maximum correction distance of the distances between the first area and the constituent areas of other images ba ″ (second → first) = distance ba between representative vector groups from the second to the first / the maximum value of the distance between the second area and the constituent area of another image, according to the present embodiment, By correcting the similarity based on the size of the distribution, there is no system instability such that the similarity between images is judged differently depending on the distribution of the feature amount, and the similarity between images can be determined. It is possible to provide an inter-image similarity calculation device that can be expressed more accurately.
【0079】以上実施の形態に基づいて本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能なことは勿論である。Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention. Of course.
【0080】即ち、以上の実施形態での特徴量は、画素
のRGB値をベクトル化したものを例示したが、勿論、
他の色や形やテクスチャなど、画像を特徴できるものな
ら何でも良い。例えば、画像を小さなブロックで区切
り、画素をブロック毎にベクトルとして並べたものでも
良いし、テクスチャを記述する特徴量として同時生起行
列の成分や、GABORフィルタの出力成分などを用い
ても良い。That is, the feature amount in the above embodiments is exemplified by vectorizing the RGB values of pixels, but of course,
Anything that can characterize the image, such as another color, shape, or texture, can be used. For example, an image may be divided into small blocks and pixels may be arranged as a vector for each block, or a co-occurrence matrix component, a GABOR filter output component, or the like may be used as a feature amount describing a texture.
【0081】また、代表ベクトル群算出部22では、自
己組織化特徴マッピング、K−means法などのクラ
スタリング法やベクトル量子化法を用いて特徴量ベクト
ル群のべクトル数より少ない数に設定したが、特徴量ベ
クトル群の数が少ない場合や計算能力の高いコンピュー
タを用いて実現する場合などは、特徴量ベクトル群を代
表ベクトル群としてそのまま用いても良い。その場合
は、代表ベクトル群算出部22は特別な設定処理をする
ことなく、直接、特徴量ベクトルを全て代表ベクトルと
して設定すれば良い。Further, although the representative vector group calculation unit 22 uses a clustering method such as the self-organizing feature mapping or the K-means method or a vector quantization method to set the number smaller than the number of vectors of the feature amount vector group. When the number of feature amount vector groups is small or when the feature amount vector group is realized by using a computer having high calculation ability, the feature amount vector group may be used as it is as the representative vector group. In that case, the representative vector group calculation unit 22 may directly set all the feature amount vectors as the representative vector without performing a special setting process.
【0082】また、画像間の類似度を算出した後の類似
度は、類似画像検索のために利用しても良いし、画像群
をいくつかの類似シーン毎にまとめるために、任意の類
似シーンに属するかどうかの閾値処理の対象として利用
しても良い。Further, the similarity after the similarity between images is calculated may be used for similar image retrieval, or in order to collect a group of images into several similar scenes, any similar scenes may be used. It may be used as a target of the threshold processing of whether or not it belongs to.
【0083】[0083]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
二つの画像間の色情報、濃淡情報、背景、主要被写体な
どの特徴を比較し、画像間の類似度を算出するとき、特
徴量の抽出方法に情報の損失が無いように工夫しなくて
も様々な画像に対しその画像特徴を忠実に再現した特徴
量を抽出でき、画像間の類似度を正確に表現できる画像
間類似度算出装置、画像間類似度算出方法、及び、プロ
グラムを提供することができる。As described in detail above, according to the present invention,
When comparing features such as color information, grayscale information, background, main subject, etc. between two images and calculating the similarity between images, there is no need to devise a feature extraction method so that there is no loss of information. To provide an inter-image similarity calculation device, an inter-image similarity calculation method, and a program capable of extracting a feature amount that faithfully reproduces image features of various images and accurately expressing the similarity between images. You can
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る画像間類似度
算出装置の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of an inter-image similarity calculation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】(A)は第1の実施の形態に係る画像間類似度
算出装置のブロック構成図であり、(B)はその動作フ
ローチャートを示す図である。FIG. 2A is a block configuration diagram of an inter-image similarity calculation device according to the first embodiment, and FIG. 2B is a diagram showing an operation flowchart thereof.
【図3】ベクトル群間の相対距離を説明するための概念
図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a relative distance between vector groups.
【図4】相対距離の性質を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a property of a relative distance.
【図5】第1の実施の形態における類似度算出手法を説
明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a similarity calculation method according to the first embodiment.
【図6】第1の実施の形態における類似度算出手法を説
明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a similarity calculation method according to the first embodiment.
【図7】本発明の第2の実施の形態に係る画像間類似度
算出装置の機能ブロック図である。FIG. 7 is a functional block diagram of an inter-image similarity calculation device according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第3の実施の形態に係る画像間類似度
算出装置の機能ブロック図である。FIG. 8 is a functional block diagram of an inter-image similarity calculation device according to a third embodiment of the present invention.
【図9】第3の実施の形態の効果を説明するための図で
ある。FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of the third embodiment.
【図10】本発明の第4の実施の形態に係る画像間類似
度算出装置の機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of an inter-image similarity calculation device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図11】第4の実施の形態の効果を説明するための図
である。FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of the fourth embodiment.
【図12】従来の画像間類似度算出手法を説明するため
の図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional inter-image similarity calculation method.
【図13】従来の画像間類似度算出手法における特徴ベ
クトルの算出方法を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a method of calculating a feature vector in a conventional inter-image similarity calculation method.
【図14】従来の画像間類似度算出手法の問題点を説明
するための図である。[Fig. 14] Fig. 14 is a diagram for explaining a problem of a conventional inter-image similarity calculation method.
10 入力装置 11 画像入力部 20 演算装置 20A CPU 20B プログラムメモリ 21 特徴量ベクトル群算出部 22 代表ベクトル群算出部 23 代表ベクトル群間距離算出部 24 距離選択部 25 類似度出力部 30 出力装置 10 Input device 11 Image input section 20 arithmetic unit 20A CPU 20B program memory 21 Feature Vector Group Calculation Unit 22 Representative vector group calculator 23 Representative Vector Group Distance Calculation Unit 24 Distance Selector 25 Similarity output section 30 Output device
Claims (7)
像と第2比較対象画像に対し、画像間類似度を算出する
画像間類似度算出装置において、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とを入力
する画像入力部と、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とから、
各々の画像の特徴を示す、第1特徴量ベクトル群と第2
特徴量ベクトル群とを算出する特徴量ベクトル群算出部
と、 前記第1特徴量ベクトル群からみた前記第2特徴量ベク
トル群の相対距離を示す第1から第2へのベクトル群間
距離と、前記第2特徴量ベクトル群からみた前記第1特
徴量ベクトル群の相対距離を示す第2から第1へのベク
トル群間距離とを算出する、ベクトル群間距離算出部
と、 前記第1から第2へのベクトル群間距離と前記第2から
第1へのベクトル群間距離とのうち、大きい方を画像間
距離として選択する距離選択部と、 前記画像間距離を用いて画像間類似度を定義し出力する
類似度出力部と、 を具備することを特徴とする画像間類似度算出装置。1. An inter-image similarity calculation apparatus for calculating an inter-image similarity between a first comparison target image and a second comparison target image whose image features are to be compared, wherein the first comparison target image and the first comparison target image are compared with each other. 2 From an image input unit for inputting a comparison target image, the first comparison target image and the second comparison target image,
A first feature amount vector group and a second feature amount vector group showing the features of each image.
A feature quantity vector group calculation unit that calculates a feature quantity vector group, and a distance between the first and second vector groups that indicates a relative distance of the second feature quantity vector group from the first feature quantity vector group, An inter-vector-group distance calculator that calculates a second to first inter-vector-group distance that indicates the relative distance of the first feature-quantity vector group from the viewpoint of the second feature-quantity vector group; A distance selecting unit that selects a larger one of the inter-vector group distance to 2 and the second to first vector group distance as the inter-image distance, and the inter-image similarity using the inter-image distance. An inter-image similarity calculation device comprising: a similarity output unit that defines and outputs.
像と第2比較対象画像に対し、画像間類似度を算出する
画像間類似度算出装置において、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とを入力
する画像入力部と、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とから、
各々の画像の特徴を示す、第1特徴量ベクトル群と第2
特徴量ベクトル群とを算出する特徴量ベクトル群算出部
と、 前記第1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群とか
ら、各々の特徴量ベクトル群を代表する、第1代表ベク
トル群と第2代表ベクトル群とを算出する代表ベクトル
群算出部と、 前記第1代表ベクトル群からみた前記第2代表ベクトル
群の相対距離を示す第1から第2への代表ベクトル群間
距離と、前記第2代表ベクトル群からみた前記第1代表
ベクトル群の相対距離を示す第2から第1への代表ベク
トル群間距離とを算出する、代表ベクトル群間距離算出
部と、 前記第1から第2への代表ベクトル群間距離と前記第2
から第1への代表ベクトル群間距離とのうち、大きい方
を画像間距離として選択する距離選択部と、 前記画像間距離を用いて画像間類似度を定義し出力する
類似度出力部と、 を具備することを特徴とする画像間類似度算出装置。2. An inter-image similarity calculation apparatus for calculating an inter-image similarity between a first comparison target image and a second comparison target image whose image features are to be compared, wherein the first comparison target image and the first comparison target image are compared with each other. 2 From an image input unit for inputting a comparison target image, the first comparison target image and the second comparison target image,
A first feature amount vector group and a second feature amount vector group showing the features of each image.
A feature quantity vector group calculating unit that calculates a feature quantity vector group, and a first representative vector group and a first representative vector group that represent each feature quantity vector group from the first feature quantity vector group and the second feature quantity vector group. A representative vector group calculation unit that calculates two representative vector groups; a first to second representative vector group distance indicating a relative distance of the second representative vector group viewed from the first representative vector group; 2 A representative vector group distance calculating unit that calculates a second to first representative vector group distance indicating the relative distance of the first representative vector group viewed from the representative vector group, and the first to second Between the representative vector groups of the
From the first to the first representative vector group distance, a distance selecting unit that selects a larger one as the image distance, a similarity output unit that defines and outputs the image similarity using the image distance, An inter-image similarity calculation device comprising:
記第1代表ベクトル群のベクトル数と前記第2代表ベク
トル群のベクトル数とが同数であり、 前記代表ベクトル群間距離算出部で算出する前記第1か
ら第2への代表ベクトル群間距離は、前記第1代表ベク
トル群の各ベクトルと前記第2代表ベクトル群中の最隣
接ベクトルとの距離の、前記第1代表ベクトル群の各ベ
クトルに関する総和とし、 前記代表ベクトル群間距離算出部で算出する前記第2か
ら第1への代表ベクトル群間距離は、前記第2代表ベク
トル群の各ベクトルと前記第1代表ベクトル群中の最隣
接ベクトルとの距離の、前記第2代表ベクトル群の各ベ
クトルに関する総和とする、 ことを特徴とする請求項2に記載の画像間類似度算出装
置。3. The number of vectors of the first representative vector group and the number of vectors of the second representative vector group calculated by the representative vector group calculation unit are the same, and calculated by the distance between representative vector group calculation unit. The distance between the first representative vector group and the second representative vector group is each vector of the first representative vector group, which is the distance between each vector of the first representative vector group and the nearest neighbor vector in the second representative vector group. And the distances from the second representative vector group to the first representative vector group calculated by the representative vector group distance calculating unit are the respective vectors of the second representative vector group and the nearest neighbors of the first representative vector group. The inter-image similarity calculation device according to claim 2, wherein a distance to a vector is a total sum for each vector of the second representative vector group.
ら第2への代表ベクトル群間距離を算出する際に、前記
第2代表ベクトル群の総数に対する、前記第1代表ベク
トル群の各ベクトルと最隣接する第2代表ベクトル数の
割合を算出し、その割合が大きいほど前記第1から第2
への代表ベクトル群間距離を小さくなるように補正し、 前記代表ベクトル群算出部で前記第2から第1への代表
ベクトル群間距離を算出する際に、前記第1代表ベクト
ル群の総数に対する、前記第2代表ベクトル群の各ベク
トルと最隣接する第1代表ベクトル数の割合を算出し、
その割合が大きいほど前記第2から第1への代表ベクト
ル群間距離を小さくなるように補正する、 ことを特徴とする請求項3に記載の画像間類似度算出装
置。4. When calculating the distance between the first representative vector group and the second representative vector group in the representative vector group calculating unit, each vector of the first representative vector group with respect to the total number of the second representative vector group And the ratio of the number of second representative vectors that are closest to each other is calculated, and the larger the ratio, the first to second
To the total number of the first representative vector groups when the representative vector group calculating unit calculates the distance from the second representative vector group to the first representative vector group. , Calculating the ratio of the number of first representative vectors closest to each vector of the second representative vector group,
The inter-image similarity calculation device according to claim 3, wherein the larger the ratio is, the smaller the distance between the representative vector groups from the second to the first is.
第1から第2への代表ベクトル群間距離を算出する際
に、前記第1特徴量ベクトル群あるいは前記第1代表ベ
クトル群の分布の大きさに応じて、その分布の大きさが
大きいほど、前記第1から第2への代表ベクトル群間距
離を小さくなるように補正し、 前記代表ベクトル群間距離算出部で前記第2から第1へ
の代表ベクトル群間距離を算出する際に、前記第2特徴
量ベクトル群あるいは前記第2代表ベクトル群の分布の
大きさに応じて、その分布の大きさが大きいほど、前記
第2から第1への代表ベクトル群間距離を小さくなるよ
うに補正する、 ことを特徴とする請求項3又は4に記載の画像間類似度
算出装置。5. The distribution of the first feature vector group or the first representative vector group when calculating the distance between the first representative vector group and the second representative vector group in the representative vector group distance calculating unit. According to the magnitude, the larger the distribution is, the smaller the distance between the representative vector groups from the first to the second is corrected, and the distance between the representative vector groups is calculated from the second to the second. In calculating the distance between the representative vector groups to 1, the larger the distribution size of the second feature vector group or the second representative vector group is, the larger the distribution size of the second feature vector group or the second representative vector group becomes. The inter-image similarity calculation device according to claim 3 or 4, wherein the distance to the first representative vector group is corrected to be small.
像と第2比較対象画像に対し、画像間類似度を算出する
画像間類似度算出方法において、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とを入力
し、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とから、
各々の画像の特徴を示す、第1特徴量ベクトル群と第2
特徴量ベクトル群とを算出し、 前記第1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群とか
ら、各々の特徴量ベクトル群を代表する、第1代表ベク
トル群と第2代表ベクトル群とを算出し、 前記第1代表ベクトル群からみた前記第2代表ベクトル
群の相対距離を示す第1から第2への代表ベクトル群間
距離と、前記第2代表ベクトル群からみた前記第1代表
ベクトル群の相対距離を示す第2から第1への代表ベク
トル群間距離とを算出し、 前記第1から第2への代表ベクトル群間距離と前記第2
から第1への代表ベクトル群間距離とのうち、大きい方
を画像間距離として選択し、 前記画像間距離を用いて画像間類似度を定義し出力す
る、 ことを特徴とする画像間類似度算出方法。6. An inter-image similarity calculation method for calculating inter-image similarity between a first comparison target image and a second comparison target image for which image features are to be compared, the first comparison target image and the first comparison target image 2 comparison target image is input, and from the first comparison target image and the second comparison target image,
A first feature amount vector group and a second feature amount vector group showing the features of each image.
Calculating a characteristic amount vector group, and calculating a first representative vector group and a second representative vector group representing each characteristic amount vector group from the first characteristic amount vector group and the second characteristic amount vector group. Of the first representative vector group from the first representative vector group and the second representative vector group distance from the first representative vector group indicating the relative distance of the second representative vector group from the first representative vector group. A second to first representative vector group distance indicating a relative distance is calculated, and the first to second representative vector group distance and the second representative vector group distance are calculated.
To the first representative vector group distance, the larger one is selected as the image distance, and the image similarity is defined and output using the image distance, and the image similarity is characterized by Calculation method.
像と第2比較対象画像に対し、画像間類似度を算出する
際に、コンピュータに、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とを入力
する機能と、 前記第1比較対象画像と前記第2比較対象画像とから、
各々の画像の特徴を示す、第1特徴量ベクトル群と第2
特徴量ベクトル群とを算出する機能と、 前記第1特徴量ベクトル群と第2特徴量ベクトル群とか
ら、各々の特徴量ベクトル群を代表する、第1代表ベク
トル群と第2代表ベクトル群とを算出する機能と、 前記第1代表ベクトル群からみた前記第2代表ベクトル
群の相対距離を示す第1から第2への代表ベクトル群間
距離と、前記第2代表ベクトル群からみた前記第1代表
ベクトル群の相対距離を示す第2から第1への代表ベク
トル群間距離とを算出する機能と、 前記第1から第2への代表ベクトル群間距離と前記第2
から第1への代表ベクトル群間距離とのうち、大きい方
を画像間距離として選択する機能と、 前記画像間距離を用いて画像間類似度を定義し出力する
機能と、 を実現させるためのプログラム。7. The first comparison target image and the second comparison target image are calculated by a computer when calculating the inter-image similarity between the first comparison target image and the second comparison target image whose image features are to be compared. From the function of inputting the target image and the first comparison target image and the second comparison target image,
A first feature amount vector group and a second feature amount vector group showing the features of each image.
A first representative vector group and a second representative vector group which represent each of the feature amount vector groups from the first feature amount vector group and the second feature amount vector group. And a distance between first and second representative vector groups indicating the relative distance of the second representative vector group viewed from the first representative vector group, and the first representative vector group viewed from the second representative vector group. A function of calculating a second to first distance between representative vector groups indicating a relative distance of the representative vector group; and a distance from the first to second representative vector group and the second
From the first to the first representative vector group distance, a function of selecting the larger one as the image distance, and a function of defining and outputting the image similarity using the image distance, program.
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