JP2003271974A - Method and detector for detecting rotation angle of image, and recording medium - Google Patents

Method and detector for detecting rotation angle of image, and recording medium

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JP2003271974A JP2002072830A JP2002072830A JP2003271974A JP 2003271974 A JP2003271974 A JP 2003271974A JP 2002072830 A JP2002072830 A JP 2002072830A JP 2002072830 A JP2002072830 A JP 2002072830A JP 2003271974 A JP2003271974 A JP 2003271974A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely calculate a rotation angle in response to an image condition in an input image of a broken or blurred image and the like. <P>SOLUTION: In this rotation angle detecting method for detecting the rotation angle of a pattern image in the image using Zernike moment, learning patterns different respectively in the image conditions, and the rotation angles found based on the learning patterns are stored preliminarily, and the rotation angle is detected in response to the image condition in the input image. A level of the Zernike moment, the number of black picture elements in the image, a length of an outline in the image, a ratio of the length of the outline in the image to an area of the black picture elements, an average picture element value in the image, a dispersion of picture element values in the image, an average of edge strengths in the image, and a dispersion of the edge strengths in the image are used as the image conditions in the input image. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像中から特定パ
ターンの回転角度を検出する回転角度検出方法、装置お
よび記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle detecting method, apparatus and recording medium for detecting a rotation angle of a specific pattern in an image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ツェルニケ・モーメントを用いて
画像中のパターン画像の回転角度を検出する回転角度検
出方法、装置および記録媒体としては、特開平11−2
57947号公報に記載されたようなものが知られてい
る。このものは、次数、階数の異なる複数のツェルニケ
多項式テーブルを用いて、入力パターン画像のツェルニ
ケモーメントを求め、このツェルニケモーメントを基に
画像の回転角度を算出することにより、精度よく回転角
度を算出するようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a rotation angle detecting method, apparatus and recording medium for detecting a rotation angle of a pattern image in an image using Zernike moment, Japanese Patent Laid-Open No. 11-2
The one described in Japanese Patent No. 57947 is known. This one uses multiple Zernike polynomial tables of different orders and ranks to find the Zernike moment of the input pattern image, and calculates the rotation angle of the image based on this Zernike moment to accurately determine the rotation angle. It is supposed to be calculated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術にあっては、入力画像にツブレやカスレ等が生じて
画像の品質が低下した場合はツェルニケ・モーメントの
値が変動するため、算出される回転角度に誤差が生じて
しまうという問題があった。
However, in the conventional technique, when the input image is blurred or blurred and the quality of the image is deteriorated, the value of the Zernike moment fluctuates, and therefore it is calculated. There is a problem that an error occurs in the rotation angle.

【0004】本発明は上記課題を解決し、ツブレやカス
レ等の入力画像の状態に対応して精度良く回転角度を算
出することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and to accurately calculate a rotation angle corresponding to the state of an input image such as blurring or blurring.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、ツェルニケ・
モーメントを用いて画像中のパターン画像の回転角度を
検出する回転角度検出方法であって、画像状態が夫々異
なる学習パターンと該学習パターンから求めた回転角度
をあらかじめ記憶しておき、入力画像の画像状態に応じ
て回転角度を検出することを特徴としている。
The present invention is directed to Zernike
A rotation angle detection method for detecting a rotation angle of a pattern image in an image using a moment, wherein a learning pattern having different image states and a rotation angle obtained from the learning pattern are stored in advance, and an image of the input image is stored. The feature is that the rotation angle is detected according to the state.

【0006】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、ツェルニケ・モーメントの大きさを用いること
を特徴としている。
The present invention is also characterized in that the magnitude of Zernike moment is used as the image state of the input image.

【0007】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、画像中の黒画素数を用いることを特徴としてい
る。
The present invention is also characterized in that the number of black pixels in the image is used as the image state of the input image.

【0008】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、画像中の輪郭の長さを用いることを特徴として
いる。
Further, the present invention is characterized in that the length of the contour in the image is used as the image state of the input image.

【0009】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、画像中の輪郭の長さと黒画素の面積の比を用い
ることを特徴としている。
Further, the present invention is characterized in that the ratio of the length of the contour in the image to the area of the black pixel is used as the image state of the input image.

【0010】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、画像中の平均画素値を用いることを特徴として
いる。
Further, the present invention is characterized in that an average pixel value in the image is used as the image state of the input image.

【0011】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、画像中の画素値のばらつきを用いることを特徴
としている。
Further, the present invention is characterized in that the variation of pixel values in the image is used as the image state of the input image.

【0012】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、画像中のエッジ強度の平均を用いることを特徴
としている。
Further, the present invention is characterized in that the average of edge strengths in the image is used as the image state of the input image.

【0013】また、本発明は、前記入力画像の画像状態
として、画像中のエッジ強度のばらつきを用いることを
特徴としている。
Further, the present invention is characterized in that a variation of edge strength in the image is used as the image state of the input image.

【0014】また、本発明は、パターン画像を入力する
画像入力手段と、ツェルニケ多項式テーブルを記憶する
ツェルニケ多項式テーブル記憶手段と、前記パターン画
像の中心と前記ツェルニケ多項式テーブルの中心を合わ
せて前記パターン画像のツェルニケ・モーメントを算出
する積和演算手段と、前記ツェルニケ・モーメントの大
きさを算出するツェルニケ・モーメント算出手段と、画
像状態が夫々異なる標準パターンから算出される角度
を、ツェルニケ・モーメントの大きさごとに保存する保
存手段と、前記ツェルニケ・モーメントから画像の回転
角度を算出する回転角度算出手段と、前記算出された回
転角度を出力する回転角度出力手段とを備えたことを特
徴としている。
According to the present invention, the image input means for inputting the pattern image, the Zernike polynomial table storage means for storing the Zernike polynomial table, the center of the pattern image and the center of the Zernike polynomial table are combined to form the pattern image. Of the Zernike moment, the Zernike moment calculating means for calculating the Zernike moment, the Zernike moment calculating means for calculating the magnitude of the Zernike moment, and the angle calculated from the standard pattern in which the image states are different from each other. It is characterized in that it is provided with a storage means for storing each, a rotation angle calculation means for calculating the rotation angle of the image from the Zernike moment, and a rotation angle output means for outputting the calculated rotation angle.

【0015】また、本発明は、パターン画像を入力する
機能と、ツェルニケ多項式テーブルを記憶する機能と、
前記パターン画像の中心と前記ツェルニケ多項式テーブ
ルの中心を合わせて前記パターン画像のツェルニケ・モ
ーメントを算出する機能と、ツェルニケ・モーメントの
大きさを算出する機能と、画像状態が夫々異なる標準パ
ターンから算出される角度を、ツェルニケ・モーメント
の大きさごとに保存する機能と、ツェルニケ・モーメン
トから画像の回転角度を算出する機能と、前記算出され
た回転角度を出力する機能とをコンピュータに実現させ
ることを特徴としている。
The present invention also has a function of inputting a pattern image and a function of storing a Zernike polynomial table.
The function of calculating the Zernike moment of the pattern image by combining the center of the pattern image and the center of the Zernike polynomial table, the function of calculating the magnitude of the Zernike moment, and the image state are calculated from different standard patterns. The computer is made to realize a function of storing the angle of rotation for each magnitude of the Zernike moment, a function of calculating the rotation angle of the image from the Zernike moment, and a function of outputting the calculated rotation angle. I am trying.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】まずツェルニケ・モーメントにつ
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the Zernike moment will be described.

【0017】ツェルニケ・モーメントは、論文(Who
i−Yul Kim and Po Yuan,’A Pr
acticlaPattern Recognitio
n System for Translation,S
cale and Rotation Invarian
ce,’Proc.CVPR’94,pp.391−3
96,June 1994)に詳述されているように、
次の式によって定義される。
The Zernike moment is described in the paper (Who
i-Yul Kim and Po Yuan, 'A Pr
acticlaPattern Recognitio
n System for Translation, S
calle and Rotation Invarian
ce, 'Proc. CVPR'94, pp. 391-3
96, June 1994).
It is defined by the following formula.

【数1】 [Equation 1]

【数2】 [Equation 2]

【数3】 上記式(1)ないし(3)において、nはツェルニケ・
モーメントの次数、mは階数である。mの絶対値はn以
下でなければならず、かつ、nとmの絶対値との差は偶
数でなけれなならない。
[Equation 3] In the above formulas (1) to (3), n is Zernike.
The order of the moment, m is the rank. The absolute value of m must be less than or equal to n, and the difference between the absolute values of n and m must be even.

【0018】上記式(1)のRnm(ρ)はラジアル多
項式と呼ばれ、階数、次数と中心からの距離より算出さ
れる値である。上記式(2)のRe(Anm)がツェルニケ
・モーメントの実数部であり、上記式(3)のIm(An
m)がツェルニケ・モーメントの虚数部である。ツェルニ
ケ・モーメントの大きさRe(Anm)2+Im(Anm)2は、画
像の回転に不変な値であるため、特定マークf(x,y)の
検出に利用することができる。この際、x,yの値は特
定マークの大きさに応じて正規化する必要がある。すな
わち、特定マークの中心から一番遠い点までの距離が1
となるように、座標系を拡大/縮小して用いる。
Rnm (ρ) in the above equation (1) is called a radial polynomial, and is a value calculated from the rank, the order and the distance from the center. Re (Anm) in the above equation (2) is the real part of the Zernike moment, and Im (An in the above equation (3)
m) is the imaginary part of the Zernike moment. The magnitude of the Zernike moment Re (Anm) 2 + Im (Anm) 2 is a value that is invariant to the rotation of the image, and therefore can be used for detecting the specific mark f (x, y). At this time, the values of x and y need to be normalized according to the size of the specific mark. That is, the distance from the center of the specific mark to the furthest point is 1
The coordinate system is used by enlarging / reducing so that

【0019】実際にツェルニケ・モーメントを算出する
ために、マーク候補領域が切り出される都度、上記式
(2)、(3)の演算を実行したのでは、多くの処理時
間を必要とするので、実用的でない。そこで、予め特定
マークの大きさに応じた、次の式(4)、(5)で計算
される値のテーブル(ラジアル多項式テーブル)を作成
しておく。
In order to actually calculate the Zernike moment, if the calculation of the above equations (2) and (3) is executed every time the mark candidate area is cut out, it takes a lot of processing time. Not relevant. Therefore, a table (radial polynomial table) of values calculated by the following equations (4) and (5) according to the size of the specific mark is created in advance.

【数4】 [Equation 4]

【数5】 このラジアル多項式テーブルを利用すれば、各画素値と
ラジアル多項式テーブルの値との積和をとることでツェ
ルニケ・モーメントを算出できる。つまり、上記式
(2)、(3)に代えて、次の式(6)、(7)により
ツェルニケ・モーメントが算出されることになり、処理
が高速化される。
[Equation 5] By using this radial polynomial table, the Zernike moment can be calculated by taking the product sum of each pixel value and the value of the radial polynomial table. That is, the Zernike moment is calculated by the following equations (6) and (7) instead of the equations (2) and (3), and the processing speed is increased.

【数6】 [Equation 6]

【数7】 [第1の実施の形態][Equation 7] [First Embodiment]

【0020】図1は、本発明の第1の実施の形態の回転
角度検出装置の構成を示す。図1において、回転角度検
出装置は、パターン画像が入力される画像入力部1と、
パターン画像とツェルニケ多項式テーブル3との積和演
算を行う積和演算部2と、ツェルニケ多項式テーブル3
と、ツェルニケ・モーメントの大きさを算出するツェル
ニケ・モーメント算出部4と、かすれやつぶれ等のある
異なる画像状態の標準パターンから算出される角度θを
ツェルニケ・モーメントの大きさごとに保持する辞書5
と、ツェルニケ・モーメントから画像の回転角度を算出
する回転角度算出部6と、算出された回転角度を出力す
る回転角度出力部7とを有する。
FIG. 1 shows the configuration of a rotation angle detecting device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the rotation angle detection device includes an image input unit 1 to which a pattern image is input,
A product-sum operation unit 2 that performs a product-sum operation of the pattern image and the Zernike polynomial table 3, and the Zernike polynomial table 3
And a Zernike moment calculating unit 4 for calculating the magnitude of Zernike moment, and a dictionary 5 for holding the angle θ calculated from the standard pattern of different image states such as blurring and crushing for each Zernike moment magnitude.
And a rotation angle calculation unit 6 that calculates the rotation angle of the image from the Zernike moment, and a rotation angle output unit 7 that outputs the calculated rotation angle.

【0021】図2は、本発明の第1の実施の形態の回転
角度検出装置の動作を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the rotation angle detecting device according to the first embodiment of the present invention.

【0022】画像入力部1には、パターン画像が入力さ
れる。パターン画像が入力されたとき、その中心座標が
与えられ、パターン画像が正規化されているものとする
(ステップ101)。
A pattern image is input to the image input section 1. When the pattern image is input, its center coordinates are given, and the pattern image is assumed to be normalized (step 101).

【0023】積和演算部2は、パターン画像の中心画像
と、ツェルニケ多項式テーブル3の中心との位置あわせ
を行う(ステップ102)。
The product-sum operation unit 2 aligns the center image of the pattern image with the center of the Zernike polynomial table 3 (step 102).

【0024】位置あわせ後に、パターン画像の各画素値
と上記テーブルの対応する値との積和演算を行い、ツェ
ルニケ・モーメント(ZM)を算出する(ステップ10
3)。
After the alignment, the sum of products of each pixel value of the pattern image and the corresponding value of the above table is performed to calculate the Zernike moment (ZM) (step 10).
3).

【0025】ここでは、パターン画像と、あらかじめ用
意された一種類のツェルニケ多項式テーブル(ZPT)
3との積和演算を行う。図3にツェルニケ多項式テーブ
ル(ZPT)3の例を示す。図3(a)および図3
(b)では、白画素が−1、黒画素が1の値を示し、中
間調のグレーが0の値を示している。また、円の中心が
ツェルニケ多項式テーブル(ZPT)3の中心座標
(0,0)、X軸は右側を正、Y軸は上側を正とする。
Here, the pattern image and one type of Zernike polynomial table (ZPT) prepared in advance.
Performs a product-sum operation with 3. FIG. 3 shows an example of the Zernike polynomial table (ZPT) 3. 3 (a) and 3
In (b), the white pixel has a value of -1, the black pixel has a value of 1, and the gray of the halftone has a value of 0. Further, the center of the circle is the center coordinates (0, 0) of the Zernike polynomial table (ZPT) 3, the right side of the X axis is positive, and the upper side of the Y axis is positive.

【0026】すなわち、本実施の形態においては、入力
画像は2値画像であるので、入力画像の黒画素に対応す
るツェルニケ多項式テーブル(ZPT)3の画素値の総
和を算出する。
That is, in this embodiment, since the input image is a binary image, the sum of the pixel values of the Zernike polynomial table (ZPT) 3 corresponding to the black pixels of the input image is calculated.

【0027】本実施の形態では図3に示すツェルニケ多
項式テーブル(ZPT)3を用いて、周波数1の実数部
(Re)、虚数部(Im)のZMを算出する。
In this embodiment, the Zernike polynomial table (ZPT) 3 shown in FIG. 3 is used to calculate the ZM of the real part (Re) and the imaginary part (Im) of the frequency 1.

【0028】ZM算出部4では以下の式を用いてZMの
大きさMを算出する(ステップ104)。 M=Re2+Im2 回転角度算出部6では、まず以下の式を用いてZMから
回転角度θZを算出する(ステップ105)。 θZ=arctan(−Im/Re)
The ZM calculator 4 calculates the size M of ZM using the following formula (step 104). The M = Re 2 + Im 2 rotation angle calculation unit 6 first calculates the rotation angle θ Z from ZM using the following formula (step 105). θ Z = arctan (−Im / Re)

【0029】検出対象パターンから同様にして回転角度
θPを算出した場合、その回転角度θPは必ずしも0であ
るとは限らないので、検出対象パターンと入力画像との
間の回転角度θOは θO=θZ−θP の式で算出される
が、本実施の形態では、入力画像の変動に対応するため
に、あらかじめ辞書5中にZMの大きさに応じて、複数
のθPを保存しておくようになっており、検出対象パタ
ーンと入力画像との間の回転角度θOは次の式で算出す
る(ステップ106)。 θO=θZ−θP(M)
When the rotation angle θ P is similarly calculated from the detection target pattern, the rotation angle θ P is not always 0, so the rotation angle θ O between the detection target pattern and the input image is It is calculated by the formula of θ O = θ Z −θ P , but in the present embodiment, a plurality of θ P are previously stored in the dictionary 5 according to the size of ZM in order to deal with the fluctuation of the input image. The rotation angle θ O between the detection target pattern and the input image is calculated by the following formula (step 106). θ O = θ Z − θ P (M)

【0030】そして、回転角度出力部7は、算出された
回転角度θOを出力する(ステップ107)。
Then, the rotation angle output unit 7 outputs the calculated rotation angle θ O (step 107).

【0031】ここで、θP(M)の求め方について図4を用
いて説明する。
Here, a method for obtaining θ P (M) will be described with reference to FIG.

【0032】図4(a)〜(c)の左部に示す文字
“あ”は、学習用パターンの例であり、図4(b)は適
正な画像としての文字“あ”を示し、図4(a)は図4
(b)よりもかすれ気味の画像を、図4(c)は図4
(b)よりもつぶれ気味の画像を示す。
The character "A" shown on the left side of FIGS. 4A to 4C is an example of a learning pattern, and FIG. 4B shows the character "A" as an appropriate image. 4 (a) is shown in FIG.
An image that looks fainter than in (b) is shown in FIG.
An image that is more crushed than in (b) is shown.

【0033】図4(a)〜(c)の右部に示すグラフ
は、それぞれ左部に示した画像(“あ”)を回転させて
ZMを算出した場合のZM(実数部Re)−回転角度の
グラフである。これらのグラフ中のm1、m2、m3はZ
Mの大きさの平方根であり、θP (M1)、θP(M2)、θ
P(M3)はそれぞれ左部の学習パターン“あ”から求めた
回転角度θPである。
The graphs shown on the right side of FIGS. 4A to 4C are ZM (real part Re) -rotation when the image ("A") shown on the left side is rotated to calculate ZM. It is a graph of an angle. M 1 , m 2 , and m 3 in these graphs are Z
The square root of the size of M, θ P (M1) , θ P (M2) , θ
P (M3) is the rotation angle θ P obtained from the learning pattern “a” on the left side.

【0034】一般的に、画像につぶれやかすれが生じた
場合には、この様にθPとともに、ZMの大きさにも変
化が生じるので、ZMの大きさとθPとの関係をあらか
じめ図5に示すように求めておくことで、入力画像に対
応した適切なθPを用いることができ、回転角度の検出
精度が向上する。また、その際にZMの大きさの最大値
と最小値をそれぞれ図5のMmin、Mmaxとして設
定しておくことにより、つぶれやかすれが著しく非常に
低品質な画像や、誤ったパターンが入力された場合に、
処理を中断する方法をとることもできる。
Generally, when an image is crushed or blurred, the size of ZM changes as well as θ P in this way. Therefore, the relationship between the size of ZM and θ P is shown in FIG. By obtaining it as shown in, it is possible to use an appropriate θ P corresponding to the input image, and the detection accuracy of the rotation angle is improved. Further, at that time, by setting the maximum value and the minimum value of the size of ZM as Mmin and Mmax in FIG. 5, respectively, an image of a very low quality in which crushing and blurring are remarkable and a wrong pattern are input. If
It is also possible to take a method of interrupting the processing.

【0035】また、本実施の形態では入力画像の変化を
表すパラメータとして、ZMの大きさを用いたが、この
他にマーク中の黒画素数などを用いることもでき、その
場合は図4におけるm1、m2、m3を入力画像中の黒画
素の数等のパラメータと置き換えて図5に示したような
対応関係を生成し、辞書として保存しておけばよい。ま
た、ツェルニケ・モーメントの大きさを算出するZM算
出部4(図1参照)の代わりとして、画像中の黒画素
数、画像中の輪郭の長さ、画像中の輪郭の長さと黒画素
の面積の比、画像中の平均画素値、画像中の画素値のば
らつき(分散/標準偏差)、画像中のエッジ強度(画素
値勾配)の平均、画像中のエッジ強度(画素値勾配)の
ばらつき等のパラメータを算出する算出部とすればよ
い。
Further, in the present embodiment, the size of ZM is used as the parameter representing the change of the input image, but the number of black pixels in the mark can be used in addition to this, and in that case, in FIG. It suffices to replace m 1 , m 2 , and m 3 with parameters such as the number of black pixels in the input image to generate the correspondence relationship as shown in FIG. 5 and store it as a dictionary. As an alternative to the ZM calculation unit 4 (see FIG. 1) for calculating the magnitude of Zernike moment, the number of black pixels in the image, the length of the contour in the image, the length of the contour in the image and the area of the black pixel. Ratio, average pixel value in image, variation in pixel value in image (variance / standard deviation), average of edge strength (pixel value gradient) in image, variation in edge strength (pixel value gradient) in image, etc. The calculation unit may calculate the parameter of

【0036】なお、上記した輪郭の長さとは、入力画像
中で白画素と黒画素の隣接する境界の数である。また、
平均画素値とは、入力画像中の画素の値の平均値(入力
が多値画像の場合)である。
The above-mentioned contour length is the number of adjacent boundaries between white pixels and black pixels in the input image. Also,
The average pixel value is the average value of the pixel values in the input image (when the input is a multi-valued image).

【0037】また、画像中のエッジ強度については、エ
ッジの強さを測る方法は多く提案されており、例えば、
文献「画像認識の基礎[II]−特徴抽出、エッジ強
度、テクスチャー解析−」オーム社、森俊二 著、P1
06下段に示されたようなエッジの強度をもちいること
ができる。すなわち、各画素のもつエッジの方向と強度
を決定するには2つの方法があり、
As for the edge strength in the image, many methods for measuring the edge strength have been proposed.
Document "Basics of image recognition [II] -feature extraction, edge strength, texture analysis-", Ohmsha, Shunji Mori, P1
06 The edge strength as shown in the lower part can be used. That is, there are two methods to determine the direction and strength of the edge of each pixel.

【0038】(1)東(x)および南(y)の方向のエ
ッジ強度をそれぞれsx、syとしたとき、{(sx)
+(sy)}1/2、またはsxの絶対値とsyの絶対値
の和をエッジの強度、tan-1[sx/sy]をエッジ
の方向とする方法と、
(1) When the edge strengths in the east (x) and south (y) directions are sx and sy, respectively, {(sx)
+ (Sy)} 1/2 , or a method in which the sum of the absolute value of sx and the absolute value of sy is the edge strength, and tan −1 [sx / sy] is the edge direction,

【0039】(2)八つの方向に対するエッジの強度を
計算しその中での最大値をエッジの強度とし、また、エ
ッジの強度が最大になる方向をエッジの方向とする方法
とがある。
(2) There is a method in which the strength of the edge in eight directions is calculated, the maximum value among them is taken as the strength of the edge, and the direction in which the strength of the edge is maximized is taken as the direction of the edge.

【0040】そして、(1)の方法をとるものにSob
el,Prewitt(微分タイプ)オペレータ、
(2)の方法をとるものにPrewitt(テンプレー
トタイプ)、Robinson、3−レベルマスクなど
がある。
Then, using the method of (1), Sob
el, Prewitt (differential type) operator,
Examples of the method (2) include Prewitt (template type), Robinson, and 3-level mask.

【0041】従来の技術(特開平11−257947)
においては、典型的な1つの学習パターンすなわち図4
(b)に示したような学習パターンのみを用いていたた
め、かすれ気味、またはつぶれ気味のパターンが入力画
像として与えられた場合には、それぞれθP(M1)−θ
P(M2)、θP(M3)−θP(M2)程度の誤差が発生していた
が、本発明によればこの誤差は無くなるか、非常に小さ
なものとすることができるため、ツブレやカスレ等の入
力画像の画像状態に対応して精度良く回転角度を算出す
ることができる。
Prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 11-257947)
In Fig. 4, one typical learning pattern,
Since only the learning pattern shown in (b) is used, when a faint or crushed pattern is given as the input image, θ P (M1) −θ
An error of about P (M2) , θ P (M3) −θ P (M2) occurred, but according to the present invention, this error is eliminated or can be made extremely small. It is possible to accurately calculate the rotation angle corresponding to the image state of the input image such as scrapes.

【0042】また、画像にアフィン変換をかけて辞書画
像とのマッチングを図る方法と比較して、計算量を少な
くすることができる。
In addition, the amount of calculation can be reduced as compared with the method of performing the affine transformation on the image to match with the dictionary image.

【0043】[第2の実施の形態]本発明は上記した実
施例に限定されず、ソフトウェアによっても実現するこ
とができる。本発明をソフトウェアによって実現する場
合には、図6に示すように、CPU、メモリ、表示装
置、ハードディスク、キーボード、CD−ROMドライ
ブ、スキャナなどからなるコンピュータシステムを用意
し、CD−ROMなどのコンピュータ読み取り可能な記
録媒体には、本発明の回転角度の検出機能を実現するプ
ログラムが記録されている。また、スキャナなどの画像
入力手段から入力された画像は一時的にハードディスク
などに格納される。そして、該プログラムが起動される
と、一時保存された画像データが読み込まれて、回転角
度の検出処理を実行し、その検出結果をディスプレイな
どに出力する。
[Second Embodiment] The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but can be realized by software. When the present invention is implemented by software, as shown in FIG. 6, a computer system including a CPU, a memory, a display device, a hard disk, a keyboard, a CD-ROM drive, a scanner, etc. is prepared, and a computer such as a CD-ROM is prepared. A program that realizes the rotation angle detection function of the present invention is recorded on the readable recording medium. An image input from an image input unit such as a scanner is temporarily stored in a hard disk or the like. When the program is started, the temporarily stored image data is read, the rotation angle detection process is executed, and the detection result is output to a display or the like.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像状態が夫々異なる学習パターンと該学習パターンか
ら求めた回転角度をあらかじめ記憶しておき、入力画像
の画像状態に応じて回転角度を検出するようにしている
ので、ツブレやカスレ等の入力画像の画像状態に対応し
て精度良く回転角度を算出することができる。
As described above, according to the present invention,
The learning patterns having different image states and the rotation angles obtained from the learning patterns are stored in advance, and the rotation angles are detected according to the image states of the input images. The rotation angle can be calculated accurately in accordance with the image state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す。FIG. 1 shows a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の処理フローチャー
トを示す。
FIG. 2 shows a processing flowchart of the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)ZPT(実数部)を示す。 (b)ZPT(虚数部)を示す。FIG. 3 (a) shows ZPT (real number part). (B) shows ZPT (imaginary part).

【図4】(a)ややかすれ気味の学習用パターン画像、
およびこの画像を回転してZMを算出した場合のZM
(実数部Re)−回転角度の関係を示す。 (b)標準的な学習用パターン画像およびこの画像を回
転してZMを算出した場合のZM(実数部Re)−回転
角度の関係を示す。 (c)ややつぶれ気味の学習用パターン画像およびこの
画像を回転してZMを算出した場合のZM(実数部R
e)−回転角度の関係を示す。
FIG. 4 (a) a slightly faint learning pattern image,
And ZM when this image is rotated to calculate ZM
The relationship of (real part Re) -rotation angle is shown. (B) shows a standard learning pattern image and the relationship between ZM (real part Re) and rotation angle when ZM is calculated by rotating this image. (C) ZM (real number part R) when the learning pattern image slightly crushed and ZM is calculated by rotating this image
e) -The relationship of a rotation angle is shown.

【図5】ZMの大きさとθPとの関係図の一例を示す。FIG. 5 shows an example of a relationship diagram between the magnitude of ZM and θ P.

【図6】本発明の第2の実施の形態の構成を示す。FIG. 6 shows a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画像入力部 2 積和演算部 3 ツェルニケ多項式テーブル(ZPT) 4 ツェルニケ・モーメント(ZM)算出部 5 辞書 6 回転角度算出部 7 回転角度出力部 1 Image input section 2 Sum of products operation unit 3 Zernike polynomial table (ZPT) 4 Zernike moment (ZM) calculator 5 dictionary 6 Rotation angle calculator 7 Rotation angle output section

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ツェルニケ・モーメントを用いて画像中の
パターン画像の回転角度を検出する回転角度検出方法で
あって、 画像状態が夫々異なる学習パターンと該学習パターンか
ら求めた回転角度をあらかじめ記憶しておき、入力画像
の画像状態に応じて回転角度を検出することを特徴とす
る回転角度検出方法。
1. A rotation angle detecting method for detecting a rotation angle of a pattern image in an image by using Zernike moment, wherein a learning pattern having different image states and a rotation angle obtained from the learning pattern are stored in advance. A rotation angle detection method characterized by detecting a rotation angle according to an image state of an input image.
【請求項2】前記入力画像の画像状態として、ツェルニ
ケ・モーメントの大きさを用いることを特徴とする請求
項1記載の回転角度検出方法。
2. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein the magnitude of the Zernike moment is used as the image state of the input image.
【請求項3】前記入力画像の画像状態として、画像中の
黒画素数を用いることを特徴とする請求項1記載の回転
角度検出方法。
3. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein the number of black pixels in the image is used as the image state of the input image.
【請求項4】前記入力画像の画像状態として、画像中の
輪郭の長さを用いることを特徴とする請求項1記載の回
転角度検出方法。
4. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein the length of the contour in the image is used as the image state of the input image.
【請求項5】前記入力画像の画像状態として、画像中の
輪郭の長さと黒画素の面積の比を用いることを特徴とす
る請求項1記載の回転角度検出方法。
5. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein a ratio of a length of a contour and an area of a black pixel in the image is used as an image state of the input image.
【請求項6】前記入力画像の画像状態として、画像中の
平均画素値を用いることを特徴とする請求項1記載の回
転角度検出方法。
6. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein an average pixel value in the image is used as the image state of the input image.
【請求項7】前記入力画像の画像状態として、画像中の
画素値のばらつきを用いることを特徴とする請求項1記
載の回転角度検出方法。
7. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein a variation in pixel values in the image is used as the image state of the input image.
【請求項8】前記入力画像の画像状態として、画像中の
エッジ強度の平均を用いることを特徴とする請求項1記
載の回転角度検出方法。
8. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein an average of edge intensities in the image is used as the image state of the input image.
【請求項9】前記入力画像の画像状態として、画像中の
エッジ強度のばらつきを用いることを特徴とする請求項
1記載の回転角度検出方法。
9. The rotation angle detecting method according to claim 1, wherein a variation of edge strength in the image is used as the image state of the input image.
【請求項10】パターン画像を入力する画像入力手段
と、 ツェルニケ多項式テーブルを記憶するツェルニケ多項式
テーブル記憶手段と、 前記パターン画像の中心と前記ツェルニケ多項式テーブ
ルの中心を合わせて前記パターン画像のツェルニケ・モ
ーメントを算出する積和演算手段と、 前記ツェルニケ・モーメントの大きさを算出するツェル
ニケ・モーメント算出手段と、 画像状態が夫々異なる標準パターンから算出される角度
を、ツェルニケ・モーメントの大きさごとに保存する保
存手段と、 前記ツェルニケ・モーメントから画像の回転角度を算出
する回転角度算出手段と、 前記算出された回転角度を出力する回転角度出力手段と
を備えたことを特徴とする回転角度検出装置。
10. A Zernike moment of the pattern image by combining an image input means for inputting a pattern image, a Zernike polynomial table storage means for storing a Zernike polynomial table, and a center of the pattern image with a center of the Zernike polynomial table. And a Zernike moment calculating means for calculating the magnitude of the Zernike moment, and an angle calculated from a standard pattern in which image states are different for each Zernike moment magnitude. A rotation angle detecting device comprising: a storage unit, a rotation angle calculation unit that calculates a rotation angle of an image from the Zernike moment, and a rotation angle output unit that outputs the calculated rotation angle.
【請求項11】パターン画像を入力する機能と、 ツェルニケ多項式テーブルを記憶する機能と、 前記パターン画像の中心と前記ツェルニケ多項式テーブ
ルの中心を合わせて前記パターン画像のツェルニケ・モ
ーメントを算出する機能と、 ツェルニケ・モーメントの大きさを算出する機能と、 画像状態が夫々異なる標準パターンから算出される角度
を、ツェルニケ・モーメントの大きさごとに保存する機
能と、 ツェルニケ・モーメントから画像の回転角度を算出する
機能と、 前記算出された回転角度を出力する機能とをコンピュー
タに実現させるための記録媒体。
11. A function of inputting a pattern image, a function of storing a Zernike polynomial table, and a function of calculating the Zernike moment of the pattern image by aligning the center of the pattern image and the center of the Zernike polynomial table. A function to calculate the magnitude of the Zernike moment, a function to save the angle calculated from the standard pattern with different image states for each magnitude of the Zernike moment, and to calculate the rotation angle of the image from the Zernike moment A recording medium for causing a computer to realize a function and a function of outputting the calculated rotation angle.
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JP2013099604A (en) * 2004-07-09 2013-05-23 Hitachi Aloka Medical Ltd Method and apparatus of image processing to detect and enhance edge
CN105571527A (en) * 2015-12-23 2016-05-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Precision measurement method for tilt angle of turntable

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