JP2005115615A - 画像照合方法、プログラム、および画像照合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の照合を高精度に行うことができる画像照合方法、プログラム、および画像照合装置を提供する。
【解決手段】登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭそれぞれを基に、基準位置Ｏから画像内の点を通る直線Ｌへの最短の点Ｐ０までの距離ρ、および基準位置Ｏと最短の点Ｐ０を通る直線ｎ０と基準位置Ｏを含む基準軸としてのｘ軸との角度θに基づいて、画像内の点を曲線ＰＬのパターンに変換し、画像内の直線成分を、複数の重なり合った曲線ＰＬのパターンに変換する画像処理を行い変換画像Ｓ１６１１，Ｓ１６１２を生成する変換部１６１と、変換画像Ｓ１６１１，Ｓ１６１２を基に、相関処理を行い相関値Ｓ１６３を生成する相関値生成部１６３と、相関値生成部１６４が生成した相関値を示す信号Ｓ１６３に基づいて照合を行う照合部１６４とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、血管画像、指紋画像、静止画像、動画像等の２つの画像につき、その画像の内の直線成分に基づいて照合を行う画像照合方法、プログラム、および画像照合装置に関するものである。

従来、画像情報に基づいて照合を行う装置として、種々の画像照合装置が知られている。例えば登録画像と、比較対象となる照合画像とを所定の位置関係で比較し相関値を算出し、その相関値に基づいて登録画像と照合画像の照合を行う情報処理装置、あるいは相関値を生成する際には、画素単位の演算により相関値を生成する情報処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１９４８６２号公報

しかし、上述した情報処理装置では、登録画像と照合画像間で、平行移動や回転、拡大縮小等のずれが生じた場合には、適切に相関値を生成することが困難で充分な照合精度が得られないことがあり、改善が望まれている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像の照合を高精度に行うことができる画像照合方法、プログラム、および画像照合装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の第１の観点の画像照合方法は、第１の画像と第２の画像の照合を行う画像照合方法であって、前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する第１のステップと、前記第１のステップで生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う第２のステップとを有する。

好適には、前記第１のステップでは、基準位置から画像内の点を通る直線への最短の点までの距離、および、前記基準位置と前記最短の点を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて、前記画像内の点を曲線のパターンに変換し、前記画像内の直線成分を、複数の重なり合った前記曲線のパターンに変換する画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像を生成する。

さらに、前記目的を達成するために、本発明の第２の観点は、第１の画像と第２の画像の照合を行う情報処理装置に実行させるプログラムであって、前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する第１の手順と、前記第１のステップで生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う第２の手順とを実行させる。

好適には、第１の手順では、基準位置から画像内の点を通る直線への最短の点までの距離、および、前記基準位置と前記最短の点を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて、前記画像内の点を曲線のパターンに変換し、前記画像内の直線成分を、複数の重なり合った前記曲線のパターンに変換する画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像を生成する。

さらに、前記目的を達成するために、本発明の第３の観点は、第１の画像と第２の画像の照合を行う画像照合装置であって、前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する変換手段と、前記変換手段で生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向にずらした相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う照合手段とを有する。

好適には、前記変換手段は、基準位置から画像内の点を通る直線への最短の点までの距離、および、前記基準位置と前記最短の点を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて、前記画像内の点を曲線のパターンに変換し、前記画像内の直線成分を、複数の重なり合った前記曲線のパターンに変換する画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像を生成する。

本発明によれば、第１のステップおよび第１の手順において、変換手段では、第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および基準位置を通る直線と基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、距離および角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する。
第２のステップおよび第２の手順において、照合手段では、変換手段で生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う。

本発明によれば、画像の照合を高精度に行うことができる画像照合方法、プログラム、および画像照合装置を提供することができる。

図１は、本発明に係る画像照合装置の第１実施形態のハードウェア的な機能ブロック図である。
本実施形態に係る画像照合装置（情報処理装置）１は、例えば図１に示すように、画像入力部１１、メモリ１２、変換処理部１３、抽出処理部１４、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier transform）処理部１５、ＣＰＵ（Central processing unit ：中央演算処理装置）１６、および動作処理部１７を有する。
例えば画像入力部１１はメモリ１２に接続され、メモリ１２、変換処理部１３、抽出処理部１４、ＦＦＴ処理部１５、およびＣＰＵ１６は、バスＢＳにより接続されている。

画像入力部１１は、外部からの画像を入力するための入力部である。例えば、画像入力部１１には、登録画像ＡＩＭ、および登録画像ＡＩＭの比較対象である画像（照合画像ＲＩＭともいう）が入力される。
メモリ１２は、例えば画像入力部１１から入力された画像等が記憶される。また、例えばメモリ１２には、図１に示すように登録画像ＡＩＭ、照合画像ＲＩＭ、およびプログラムＰＲＧ等が記憶されている。
プログラムＰＲＧは、例えばＣＰＵ１６により実行され、本発明に係る変換処理、相関処理、照合処理等に関する機能を実現させる手順を含む。

変換処理部１３は、ＣＰＵ１６の制御により後述する画像変換処理を行い、処理結果をＣＰＵ１６に出力する。変換処理部１３は、例えば高速に画像変換処理を行うために、ハードウェアで構成された専用回路を用いることが好ましい。

抽出処理部１４は、ＣＰＵ１６の制御により後述する抽出処理（マスク処理ともいう）を行い、処理結果をＣＰＵ１６に出力する。抽出処理部１４は、例えば高速に抽出処理を行うために、ハードウェアで構成された専用回路を用いることが好ましい。

高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部１５は、例えばＣＰＵ１６の制御により、メモリ１２が記憶する画像等に基づいて２次元フーリエ変換処理を行い、処理結果をＣＰＵ１６等に出力する。

動作処理部１７は、後述するＣＰＵ１６の処理の結果に基づいて、例えば登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭが一致した場合には、電子鍵を解除する等の所定処理を行う。

ＣＰＵ１６は、例えばメモリ１２に記憶されているプログラムＰＲＧ、登録画像ＡＩＭ、および照合画像ＲＩＭに基づいて、本発明の実施形態に係る照合処理を行う。また、ＣＰＵ１６は、画像入力部１１、メモリ１２、変換処理部１３、抽出処理部１４、ＦＦＴ処理部１５、動作処理部１７等の制御を行い、本実施形態に係る処理を実現する。

図２は、図１に示した画像照合装置のソフトウェア的な機能ブロック図である。
例えば、ＣＰＵ１６がメモリ１２内のプログラムＰＲＧを実行することにより、図２に示すように、変換部１６１、抽出部１６２、相関値生成部１６３、および照合部１６４の機能を実現する。
変換部１６１は本発明に係る変換手段に相当し、相関値生成部１６３および照合部１６４は本発明に係る照合手段に相当する。

変換部１６１は、例えばハードウェア的に専用の画像変換処理を行う変換処理部１３に、画像変換処理を実行させる。
詳細には、例えば変換部１６１は、登録画像ＡＩＭに基づいて画像変換処理を行い、処理結果を信号Ｓ１６１１として出力する。
また、変換部１６１は、照合画像ＲＩＭに基づいて画像変換処理を行い、処理結果を信号Ｓ１６１２として出力する。

図３は、図２に示した変換部の動作を説明するための図である。
変換部１６１は、例えば、第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および基準位置を通る直線と基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、距離および角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する。

詳細には、変換部１６１は、第１の画像および第２の画像それぞれについて、基準位置Ｏから画像内の点を通る直線Ｌ０への最短の点Ｐ０までの距離ρ０、および、基準位置Ｏと最短の点Ｐ０を通る直線ｎ０と基準位置Ｏを含む基準軸との角度θ０に基づいて、画像内の点を曲線のパターンに変換し、画像内の直線成分を、複数の重なり合った曲線のパターンに変換する画像処理を行い、第１の変換画像および第２の変換画像を生成する。

簡単な説明のため、例えば図３（ａ）に示すように、ｘ−ｙ平面上に、直線Ｌ０、直線Ｌ０上の点Ｐ１（ｘ１，ｙ１），点Ｐ２（ｘ２，ｙ２），点Ｐ３（ｘ３，ｙ３）があるとする。
原点（基準位置）０を通り直線Ｌ０に垂直な直線をｎ０とすると、例えば直線ｎ０と基準軸としてのｘ軸とは角度θ０の関係があり、原点Ｏから直線Ｌ０まで距離｜ρ０｜の関係があるとする。ここで｜ρ０｜はρ０の絶対値を示す。直線Ｌ０は、（ρ０，θ０）というパラメータで表現できる。
ｘ−ｙ平面上の座標（ｘ，ｙ）に対する、本発明に係る画像変換処理は、例えば数式（１）により定義される。

例えば点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれについて数式（１）に示す変換処理を行うと、図３（ｂ）に示すようにρ−θ空間上の曲線に変換される。詳細には変換処理は、点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）は曲線ＰＬ１（ｘ１・ｃｏｓθ＋ｙ１・ｓｉｎθ）に、点Ｐ２（ｘ２，ｙ２）は曲線ＰＬ２（ｘ２・ｃｏｓθ＋ｙ２・ｓｉｎθ）に、点Ｐ３（ｘ３，ｙ３）は曲線ＰＬ３（ｘ３・ｃｏｓθ＋ｙ３・ｓｉｎθ）に変換する。
この曲線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３のパターンは、ρ−θ空間上で交点ＣＰ（ρ０，θ０）で交わる。ρ−θ空間上では交点Ｐ（ρ０，θ０）は、ｘ−ｙ平面上では直線成分Ｌ０に相当する。
逆に、図３（ａ）に示すようにｘ−ｙ平面上の直線成分Ｌ０は、ρ−θ空間では曲線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３のパターンの交点ＣＰに相当する。

上述したように、２値化した画像変換処理を行い、処理結果のρ−θ空間上での曲線のパターンの重なりの度合いにより、変換前のｘ−ｙ平面上においてどのような直線成分が支配的であるかを判別することができる。
このｘ−ｙ平面における画像の回転、平行移動は、画像変換処理後のρ−θ空間において、それぞれθ方向、ρ方向の平行移動に相当する。

図４は、図２に示した変換部の動作を説明するための図である。図４（ａ）はサンプル画像ｖａ１を示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した画像ｖａ１を所定の角度θだけ回転させた画像ｖａ２を示す図、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示した画像ｖａ２を平行移動させた画像ｖａ３を示す図である。例えば図４（ａ）〜（ｃ）において、縦軸をｘ軸、横軸をｙ軸としている。
図４（ｄ）は図４（ａ）に示した画像ｖａ１を画像変換処理した画像ｈｖａ１を示す図である。図４（ｅ）は図４（ｂ）に示した画像ｖａ２を画像変換処理した画像ｈｖａ２を示す図である。図４（ｆ）は図４（ｃ）に示した画像ｖａ３を画像変換処理した画像ｈｖａ３を示す図である。例えば図４（ｄ）〜（ｆ）において、縦軸をρ軸、横軸をθ軸としている。

変換部１６１は、例えば図４（ａ）に示すように、直線Ｌａ１，Ｌａ２を含む画像ｖａ１を画像変換処理した場合には、図４（ｄ）に示すように、ρ−θ空間を示す画像内に、曲線パターンの重なりにより２つの点を含む画像ｈｖａ１を生成する。簡単な説明のため、曲線パターンの重なりの度合いが大きい点のみを示している。
変換部１６１は、図４（ｂ）に示す、画像ｖａ１を所定の角度θだけ回転させた画像ｖａ２を画像変換処理した場合には、図４（ｅ）に示す画像ｈｖａ２を生成する。この画像ｈｖａ２は、図４（ｄ）示す画像ｈｖａ１と比べて、ρ−θ空間を示す画像内で、回転角度θに応じた量だけθ方向に平行移動している。
変換部１６１は、図４（ｃ）に示す、画像ｖａ２を所定の量だけ平行移動させた画像ｖａ３を画像変換処理した場合には、図４（ｆ）に示す画像ｈｖａ３を生成する。この画像ｈｖａ３は、図４（ｅ）に示す画像ｈｖａ２と比べて、ρ−θ空間を示す画像内で、平行移動量に応じた量だけ、ρ方向に平行移動している。
上述した特性により、画像変換処理後の画像間の平行移動量を検出して相関度合いを算出することにより、画像変換処理前の画像の回転角度、平行移動を考慮した照合を行うことが可能である。

図５は、図２に示した変換部の動作を説明するための図である。
変換部１６１は、例えば図５（ａ）に示す登録画像ＡＩＭを画像変換処理を行い、図５（ｃ）に示す画像Ｓ１６１１を生成し、図５（ｂ）に示す照合画像ＲＩＭを画像変換処理を行い画像Ｓ１６１２を生成する。
画像Ｓ１６１１，Ｓ１６１２の内の各画素には、曲線のパターンの重なりの度合いに応じた値が設定される。本実施形態では所定の階調で示される画像の内、曲線のパターンの重なりの度合いが高いほど白く表示されている。
後述するように、照合部１６４は、この曲線パターンの重なりの度合いに基づいて照合処理を行うので、元のｘ−ｙ空間上の直線成分を基に照合処理を行うことになる。

抽出部１６２は、第１の変換画像および第２の変換画像それぞれについて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出する。
詳細には、例えば抽出部１６２は、図５（ｃ）に示す第１の変換画像としての信号Ｓ１６１１に基づいて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出して、図５（ｅ）に示す画像信号Ｓ１６２１を生成し、相関値生成部１６３に出力する。
また、例えば抽出部１６２は、図５（ｄ）に示す第２の変換画像としての信号Ｓ１６１２に基づいて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出して、図５（ｆ）に示す画像Ｓ１６２２を生成し相関値生成部１６３に出力する。
この抽出処理を行うことにより、例えば登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭのｘ−ｙ空間上の直線成分と異なるノイズ成分、例えば点成分を除去する。
例えば抽出部１６２は、上述した抽出処理として、例えばハードウェア的に専用の抽出処理（マスク処理とも言う）を行う抽出処理部１４に、抽出処理（マスク処理）を実行させる。

相関値生成部１６３は、第１の変換画像および第２の変換画像としての信号Ｓ１６２１，１６２２を基に、第１の方向と、第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う。ここで、第１の方向および第２の方向は、変換画像内のｘ軸方向，ｙ軸方向（またはθ軸方向，ρ軸方向）を示す。

詳細には、相関値生成部１６３は、第１および第２の変換画像としての信号Ｓ１６２１，１６２２を基に、第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンの重なりの度合い、第１の変換画像および第２の変換画像それぞれの内のパターンの一致および不一致に基づいて、相関値を生成し、生成した相関値を信号Ｓ１６３として照合部１６４に出力する。

図６は、図２に示した相関値生成部１６３の一具体例を示す機能ブロック図である。
相関値生成部１６３は、例えば図６に示すように、相関部１６３１、および相関値検出部１６３２を有する。
相関部１６３１は、信号Ｓ１６２１，Ｓ１６２２を基に、例えば位相限定フィルタを用いた相関処理を行い、処理結果を信号Ｓ１６３１として相関値検出部１６３２に出力する。
相関部１６３１は、例えば図６に示すように、フーリエ変換部１６３１１，１６３１２、合成部１６３１３、位相抽出部１６３１４、および逆フーリエ変換部１６３１５を有する。

フーリエ変換部１６３１１は、信号Ｓ１６２１を例えばＮ×Ｎ画素の画像ｐＡ（ｍ，ｎ）の場合に、数式（２）に示すように、フーリエ変換を行い、フーリエ画像データＸ（ｕ，ｖ）を生成し、信号Ｓ１６３１１として合成部１６３１３に出力する。
フーリエ変換部１６３１２は、信号Ｓ１６２２を例えばＮ×Ｎ画素の画像ｐＢ（ｍ，ｎ）の場合に、数式（３）に示すように、フーリエ変換を行い、フーリエ画像データＹ（ｕ，ｖ）を生成し、信号Ｓ１６３１２として合成部１６３１３に出力する。

フーリエ画像データＸ（ｕ，ｖ）は、数式（２）に示すように振幅スペクトルＣ（ｕ，ｖ）および位相スペクトルθ（ｕ，ｖ）で構成され、フーリエ画像データＹ（ｕ，ｖ）は、数式（３）に示すように振幅スペクトルＤ（ｕ，ｖ）および位相スペクトルΦ（ｕ，ｖ）で構成される。

合成部１６３１３は、フーリエ変換部１６３１１，１６３１２で生成されたデータＸ（ｕ，ｖ），Ｙ（ｕ，ｖ）を合成して相関をとる。例えば合成部１６３１３は、Ｘ（ｕ，ｖ）・Ｙ* （ｕ，ｖ）を生成し、位相抽出部１６３１４に出力する。ここで、Ｙ* （ｕ，ｖ）は、Ｙ（ｕ，ｖ）の複素共役である。

位相抽出部１６３１４は、合成部１６３１３から出力された合成信号に基いて振幅成分を除去して位相情報を抽出する。
例えば位相抽出部１６３１４は、Ｘ（ｕ，ｖ）・Ｙ* （ｕ，ｖ）に基いて、その位相成分Ｚ（ｕ，ｖ）＝ｅｘｐ｛ｊ（θ（u,v ）-φ（u,v ））｝を抽出する。

位相情報の抽出は、上述した形態に限られるものではない。例えば、フーリエ変換部１６３１１，１６３１２の出力を基に、数式（４），（５）に基いて位相情報を抽出した後、数式（６）に示すように位相成分のみ合成を行い、Ｚ（ｕ，ｖ）を生成してもよい。

逆フーリエ変換部１６３１５は、位相抽出部１６３１４から出力された、位相情報のみの信号Ｚ（ｕ，ｖ）に基いて、逆フーリエ変換処理を行い、相関強度画像を生成する。
詳細には、逆フーリエ変換部１６３１５は、数式（７）に示すように、信号Ｚ（ｕ，ｖ）に基いて逆フーリエ変換処理を行い、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）を生成し、信号Ｓ１６３１として相関値検出部１６３２に出力する。

相関値検出部１６３２は、相関部１６３１から出力された信号Ｓ１６３１に基づいて、例えば相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）のうちのピーク強度に基づいて相関値を検出し、検出した相関値を信号Ｓ１６３として照合部１６４に出力する。例えば相関値検出部１６３２は、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）のうち、最も大きいピーク強度を相関値とする。

図７は、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）の相関値を説明するための図である。図７（ａ），（ｂ）は、変換画像としての信号Ｓ１６２１，Ｓ１６２２を示す図、図７（ｃ）は、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）の強度ピークを示す図である。図８は、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）を説明するための図である。
例えば相関値生成部１６３は、例えば図７（ａ），（ｂ）に示すような画像Ｓ１６２１，Ｓ１６２２を基に相関処理を行い、図７（ｃ）に示すような、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）を生成し、信号Ｓ１６３１として出力する。図７（ｃ）において、ｚ軸は点（ｐ，ｑ）における相関強度を示す。相関値検出部１６３２は、例えば図７（ｃ）において、相関強度が一番大きいピークＰＰの相関強度を相関値信号Ｓ１６３として照合部１６４に出力する。
相関強度画像Ｓ１６３１は、例えば画像Ｓ１６２１，Ｓ１６２２間に回転ずれや、平行移動ずれがない場合には、図８に示すように、相関強度画像Ｓ１６３１の画像中心位置Ｏに、相関強度が大きいピークＰＰが形成されるように設定されている。
画像Ｓ１６２１，Ｓ１６２２間に回転ずれや平行移動ずれがある場合には、その画像中心位置Ｏから、回転ずれや平行移動ずれに応じた量だけずれてピークＰＰが形成されるように設定されている。

上述した相関処理により相関強度画像を生成すると、画像Ｓ１６２１，Ｓ１６２２間に回転ずれや平行移動ずれがある場合であっても、その相関強度画像を基に相関ピークを相関値として求めることができる。

照合部１６４は、相関値生成部１６３から出力された相関値を示す信号Ｓ１６３を基に、登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭの照合を行う。
詳細には、照合部１６４は、相関値が所定の閾値よりも大きい場合には、登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭが一致していると判別し、閾値以下の場合には、不一致であると判別する。
例えば、セキュリティ分野における静脈パターン照合装置に、本実施形態に係る画像照合装置を適用した場合には、ＣＰＵ１６は、照合部１６４の照合結果に応じて、動作処理部１７に電子錠を解除する等といった所定の処理を行わせる。

図９は、図１に示した画像照合装置の動作を説明するためのフローチャートである。画像照合装置１の動作を、図３，図５，図７〜９を参照しながら、ＣＰＵ１６の動作を中心に説明する。

例えば予め画像入力部１１から登録画像ＡＩＭが入力され、メモリ１２に記憶される。
ステップＳＴ１において、画像入力部１１から照合画像ＲＩＭが入力され、メモリ１２に記憶される。
ステップＳＴ２において、変換部１６１では、例えば図５（ｂ）に示す照合画像ＲＩＭに基づいて、図３（ａ）に示すように、基準位置Ｏから画像内の点を通る直線Ｌ０への最短の点Ｐ０までの距離ρ０、および、基準位置Ｏと最短の点Ｐ０を通る直線ｎ０と基準位置Ｏを含む基準軸としてのｘ軸との角度θに基づいて、画像内の点を曲線ＰＬのパターンに変換し、画像内の直線成分Ｌを、複数の重なり合った曲線ＰＬのパターンに変換する画像処理を行い、例えば図５（ｄ）に示すように、ρ−θ空間上に変換画像として信号Ｓ１６１２を生成する。

ステップＳＴ３において、抽出部１６２では、変換画像Ｓ１６１２に基づいて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域につき抽出処理（マスク処理）を行う。
詳細には、上述したように、画像Ｓ１６１２の内の各画素には、曲線のパターンの重なりの度合いに応じた値が設定されており、所定の階調で示される画像の内、曲線のパターンの重なりの度合いが高いほど白く表示されている。
例えば抽出部１６２は、図５（ｆ）に示す変換画像Ｓ１６１２内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出して、例えば図５（ｅ）に示す画像Ｓ１６２２を生成し、相関値生成部１６３に出力する。

ステップＳＴ４において、ＣＰＵ１６では、メモリ１２に記憶されている登録画像ＡＩＭを読み出す。
ステップＳＴ５において、変換部１６１では、例えば図５（ａ）に示す登録画像ＡＩＭに基づいて、図３（ａ）に示すように、基準位置Ｏから画像内の点を通る直線Ｌ０への最短の点Ｐ０までの距離ρ０、および、基準位置Ｏと最短の点Ｐ０を通る直線ｎ０と基準位置Ｏを含む基準軸としてのｘ軸との角度θに基づいて、画像内の点を曲線ＰＬのパターンに変換し、画像内の直線成分Ｌを、複数の重なり合った曲線ＰＬのパターンに変換する画像処理を行い、例えば図５（ｃ）に示すように、ρ−θ空間上に変換画像として信号Ｓ１６１１を生成する。

ステップＳＴ１〜ＳＴ５は本発明に係る第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および基準位置を通る直線と基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、距離および角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する第１のステップに相当する。

ステップＳＴ６において、抽出部１６２では、変換画像Ｓ１６１１に基づいて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出処理（マスク処理）を行う。
例えば抽出部１６２は、図５（ｃ）に示す変換画像Ｓ１６１１内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出して、例えば図５（ｅ）に示す画像Ｓ１６２１を生成し、相関値生成部１６３に出力する。

相関値生成部１６３では、変換画像Ｓ１６２１および変換画像Ｓ１６２２内のパターンの重なりの度合い、変換画像Ｓ１６２１および変換画像Ｓ１６２２それぞれの内のパターンの一致および不一致に基づいて、登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭの相関値を生成する。
詳細には、ステップＳＴ７において、相関部１６３１のフーリエ変換部１６３１１，１６３１２は、変換画像Ｓ１６２１，１６２２それぞれを、例えば数式（２），（３）に示すようにフーリエ変換処理を行い、処理結果を信号Ｓ１６３１１，Ｓ１６３１２として合成部１６３１３に出力する。

ステップＳＴ１〜ＳＴ７の処理は、上述した順番でなくともよい。例えば変換部１６１が登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭを変換処理した後、それぞれの変換画像を抽出部１６２により抽出処理（マスク処理）を行ってもよい。

ステップＳＴ８において、合成部１６３１３では、信号Ｓ１６３１１，Ｓ１６３１２を基に、上述したように合成処理を行い、処理結果を信号Ｓ１６３１３として位相抽出部１６３１４に出力する。
ステップＳＴ９において、位相抽出部１６３１４は、信号Ｓ１６３１３に基づいて位相成分のみを抽出し、信号Ｓ１６３１４として逆フーリエ変換部１６３１５に出力する。

ステップＳＴ１０において、逆フーリエ変換部１６３１５は、信号Ｓ１６３１４に基づいて逆フーリエ変換処理を行い、例えば図７（ｃ）に示すように信号Ｓ１６３１として相関値検出部１６３２に出力する。
この相関強度画像Ｓ１６３１の相関強度ピークの大きさは、画像変換後の変換画像間の相関の度合いを示す。例えば変換画像間に平行移動ずれがある場合には、相関強度画像Ｓ１６３１の相関強度ピークの位置が、変換画像間の平行移動ずれ量に相当した量だけ中心位置Ｏからずれるが相関強度には影響しない。

ステップＳＴ１１において、相関値検出部１６３２では、相関強度ピークＰＰの強度を相関値として、信号Ｓ１６３を照合部１６４に出力する。

ステップＳＴ１２において、照合部１６４は、相関値検出部１６３２からの相関値を示す信号Ｓ１６３に基づいて照合を行う。詳細には、照合部１６４は、相関値が予め定められた閾値より大きいか否かを判別し、大きいと判別した場合には、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭが一致している旨を示す照合結果信号Ｓ１６４を出力する（ＳＴ１３）。
一方、ステップＳＴ１２において、照合部１６４は、相関値が予め定められた閾値より小さいと判別した場合には、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭが不一致である旨を示す照合結果信号Ｓ１６４を出力し（ＳＴ１４）し、一連の処理を終了する。

ステップＳＴ７〜ＳＴ１２は、本発明に係る第１のステップで生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う第２のステップに相当する。

以上説明したように、本実施形態では、第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および基準位置を通る直線と基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、距離および前記角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する変換部１６１、詳細には、登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭそれぞれを基に、基準位置Ｏから画像内の点を通る直線Ｌへの最短の点Ｐ０までの距離ρ、および基準位置Ｏと最短の点Ｐ０を通る直線ｎ０と基準位置Ｏを含む基準軸としてのｘ軸との角度θに基づいて、画像内の点を曲線ＰＬのパターンに変換し、画像内の直線成分を、複数の重なり合った曲線ＰＬのパターンに変換する画像処理を行い変換画像Ｓ１６１１，Ｓ１６１２を生成する変換部１６１と、変換画像Ｓ１６１１，Ｓ１６１２を基に、相関処理を行い相関値Ｓ１６３を生成する相関値生成部１６３と、相関値生成部１６３が生成した相関値を示す信号Ｓ１６３に基づいて、登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭの照合を行う照合部１６４とを設けたので、画像の照合を高精度に行うことができる。

つまり、照合部１６４は、変換部１６１が生成した変換画像Ｓ１６１１および変換画像Ｓ１６１２内のパターンの内の重なりの度合い、および変換画像Ｓ１６１１および変換画像Ｓ１６１２それぞれの内のパターンの一致および不一致に基づいて、照合を行うので高精度に画像の照合を行うことができる。
また、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭ間に平行移動ずれや回転角度ずれがある場合であっても、その平行移動ずれや回転角度ずれは、本発明に係る画像変換処理後の変換画像Ｓ１６１１，Ｓ１６１２間では平行移動ずれとして表れ、本発明に係る相関処理では、その変換画像Ｓ１６１１，Ｓ１６１２間に平行移動ずれがある場合であっても、相関値を生成することができ簡単な処理で照合を行うことができる。

例えば、一般的な画像照合処理では、照合する画像間の平行移動ずれや回転角度ずれを補正処理した後に、例えば画素単位で照合処理を行うという負荷が大きい処理を行う必要があるが、本実施形態に係る画像照合では、そのような補正処理を行う必要がないために、低負荷で高速に照合処理を行うことができる。

図１０は、本発明に係る画像照合装置の第２の実施形態の機能ブロック図である。
本実施形態に係る画像処理装置１ａは、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭを基にハフ変換処理を行い、変換画像の平行移動ずれを補正し、位置補正後の変換画像間の相関値として類似度を生成し、類似度を基に登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭの照合処理を行う。

画像処理装置１ａは、例えばハードウェア的には図１に示した機能ブロック図と同じ構成要素を有するので説明を省略する。
画像処理装置１ａは、ソフトウェア的には、例えば図１０に示すように、ＣＰＵ１６がメモリ１２内のプログラムＰＲＧを実行することにより、変換部１６１、抽出部１６２、相関値生成部１６３ａ、位置補正部１７０、および照合部１６４ａを実現する。
第１実施形態と第２実施形態との相違点は、位置補正部１７０が追加された点と、相関値生成部１６３ａが位置補正処理に用いられる信号Ｓ１６３１を出力する点と、照合部１６４ａの機能が異なる点である。第１実施形態と第２実施形態で同じ機能の構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。

相関値生成部１６３ａは、例えば図７（ａ），（ｂ）に示すような画像Ｓ１６２１，Ｓ１６２２を基に相関処理を行い、図７（ｃ）に示すような、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）を生成し、信号Ｓ１６３１として出力する。

位置補正部１７０は、相関値生成部１６３ａから出力された信号Ｓ１６３１、ならびに、抽出部１６２から出力された信号Ｓ１６２１およびＳ１６２２に基づいて、つまり第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンに基づいて位置補正処理を行い、位置補正処理の結果を、信号Ｓ１７０１および信号Ｓ１７０２として照合部１６４ａに出力する。

図１１は、図１０に示した位置補正部の動作を説明するための図である。数値は、相関画像データのＸ−Ｙ面上での相関画像データの相関ピーク強度を示す。
例えば２値化した線成分（線形状）のパターンを含む登録画像ＡＩＭ，照合画像ＲＩＭの場合、相関の大きい画像同士でも、相関ピーク強度（相関強度とも言う）が図１１（ａ），（ｂ）に示すように値が小さい。

例えば、位置補正部１７０は、信号Ｓ１６３１に基づいて、例えば図１１（ａ）に示すように相関強度の上位Ｎ個、本実施形態では８個の相関値および相関ピーク位置を、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭとの２次元上の位置関係の候補として特定する。
位置補正部１７０は、複数の相関値およびそれに対応する相関ピーク位置に基づいて、必要に応じて複数の位置補正処理、例えば登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭとのパターンが略一致するように平行移動を行うことで位置補正を行う。

照合部１６４ａは、２つの変換画像中のパターンに基づいて相関値を生成し、生成した相関値および予め設定された閾値に基づいて登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭの照合処理を行う。また、照合部１６４ａは、複数の位置補正処理の結果に基づいて、異なる位置に対応する相関値の総和値および予め設定された閾値に基づいて照合処理を行う。

詳細には、照合部１６４ａは、類似度生成部１６４１、判別部１６４２、および積算部１６４３を有する。
図１２は、類似度生成部１６４１の動作を説明するための図である。
類似度生成部１６４１は、例えば、第１の変換画像および第２の変換画像の中の異なる複数の位置関係それぞれについて比較処理を行い、比較処理の結果に基づいて相関値としての類似度を生成する。
詳細には、類似度生成部１６４１は、例えば図１２（ａ），（ｂ）に示すような信号Ｓ１７０１および信号Ｓ１７０２に基づいて２つの画像の中の異なる複数の位置関係それぞれについて比較処理を行い、比較処理の結果に基づいて相関値としての類似度を生成する。

例えば類似度生成部１６４１は、２つの画像それぞれをｆ１（ｍ，ｎ），ｆ２（ｍ，ｎ）とすると、例えば類似度Ｓｉｍを数式（８）により算出し、算出結果をＳ１６４１として出力する。

図１３は、図１０に示した類似度生成部の動作を説明するための図である。
類似度生成部１６４１は、例えば図１３（ａ），（ｂ）に示す線成分（線形状ともいう）を含む２つの画像の類似度を生成する場合には、図１３（ｃ）に示すように、２つの画像の交点ＣＰの数に応じた類似度を生成する。ここでは、簡単な説明のために、線成分をビット値’１’の黒画素で示し、その他をビット値’０’の白画素で示した。

積算部１６４３は、信号Ｓ１６４１に基づいて類似度Ｓｉｍを積算し、積算結果を信号Ｓ１６４３として判別部１６４２に出力する。
判別部１６４２は、類似度生成部１６４１が生成した類似度を示す信号Ｓ１６４１に基づいて、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭの照合を行う。
例えば、判別部１６４２は、類似度が所定の値よりも大きい場合には、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭとが一致していると判別する。
また、判別部１６４２は、積算部１６４３による類似度Ｓｉｍの積算値である信号Ｓ１６４３が、所定の閾値よりも大きい場合に、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭが一致していると判別する。

図１４は、図１０に示した第２実施形態に係る画像照合装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１４を参照しながら、画像照合装置の動作をＣＰＵの動作を中心に説明する。第１実施形態と同様な動作については、同一の符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
ステップＳＴ１からＳＴ１０の処理は、第１実施形態と同様なので説明を省略する。ステップＳＴ２およびステップＳＴ６は本発明に係る第４のステップおよび第４の手順に相当する。
ステップＳＴ１１１において、位置補正部１７０は、相関値生成部１６３ａから信号Ｓ１６３１として出力された相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）、ならびに、抽出部１６２から出力された信号Ｓ１６２１およびＳ１６２２に基づいて、つまり第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンに基づいて位置補正処理を行い、位置補正処理の結果を、信号Ｓ１７０１および信号Ｓ１７０２として照合部１６４ａに出力する。
ステップＳＴ１１１は本発明に係る第３のステップおよび第３の手順に相当する。

例えば詳細には、位置補正部１７０は、信号Ｓ１６３１に基づいて、例えば図１１（ａ）に示すように、本実施形態では８個の相関値および相関ピーク位置を、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭとの２次元上の位置関係の候補、例えば上位Ｎ個の候補Ｐｉ（Ｐ０，Ｐ１，…，ＰＮ−１）として特定（選定）する。

ステップＳＴ１１２において、積算部１６４３は、積算のための変数を初期化する。例えば変数ｉを０、積算値Ｓを０に初期化する。
ステップＳＴ１１３において、位置補正部１７０は、例えば各候補（座標）Ｐiおよびそれに対応する相関画像データの中心からのずれ量に基づいて、登録画像ＡＩＭ，照合画像ＲＩＭの位置補正処理を行う。

ステップＳＴ１１４において、類似度生成部１６４１により類似度Ｓｉｍ（ｉ）が算出され、積算部１６４３および判別部１６４２に出力される。

判別部１６４２では、類似度Ｓｉｍ（ｉ）と、予め設定した第１の閾値ｔｈ１とを比較し、類似度Ｓｉｍ（ｉ）が第１の閾値より小さい場合には（ＳＴ１１５）、積算部１６４３では、類似度Ｓｉｍ（ｉ）を積算し、詳細には数式Ｓ＝Ｓ＋Ｓｉｍ（ｉ）により積算し判別部１６４２に出力する（ＳＴ１１６）。
ステップＳＴ１１７において、照合部１６４２では、積算値Ｓと予め設定した第２の閾値ｔｈ２とを比較し、積算値Ｓが第２の閾値ｔｈ２よりも小さい場合には、変数ｉと値Ｎ−１とが比較され（ＳＴ１１８）、変数ｉがＮ−１と一致していない場合には、変数ｉに１加算し（ＳＴ１１９）、ステップＳＴ１１３の処理に戻る。
ステップＳＴ１１８において、変数ｉがＮ−１と一致した場合には、画像が不一致であるとする（ＳＴ１２０）。

一方、ステップＳＴ１１５の比較処理において、照合部１６４２では、類似度Ｓｉｍ（ｉ）が第１の閾値以上の場合には、画像が一致していると判別し、また、ステップＳＴ１１７の比較処理において、照合部１６４２では、積算値Ｓが第２の閾値ｔｈ２以上の場合には、画像が一致しているとし（ＳＴ１２１）、例えばセキュリティ分野における静脈パターン照合装置に、本実施形態に係る画像照合装置を適用した場合には、電子錠を解除するといった処理を動作処理部１７が行う。

以上、説明したように、本実施形態では、位置補正部１７０では、補正位置を示す複数の相関値を生成し、生成した複数の相関値に基づいて、登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭの複数の位置補正処理を行い、判別部１６４２では、それぞれの変換画像中のパターンに応じた相関値としての類似度の積算値に基づいて照合処理を行うので、例えば、比較対照を行う２枚の画像データ間の相関が小さい場合であっても、複数の各候補の位置関係それぞれについて算出される類似度を積算することにより、類似度単独で照合を行う場合に比べて、高精度に照合を行うことができる。

また、類似度Ｓｉｍが第１の閾値ｔｈ１よりも大きい場合には一致していると判別するので、高速に照合処理を行うことができる。

なお、本発明は本実施の形態に限られるものではなく、任意好適な種々の改変が可能である。
例えば、本実施形態では、類似度生成部は、数式（８）により類似度を算出したが、この形態に限られるものではない。例えば類似度生成部は直線成分（線形状のパターン）の相関に適した類似度を算出する処理を行えればよい。

また、第１の閾値ｔｈ１と、第２の閾値ｔｈ２を固定値にしたが、この形態に限られるものではない。例えば閾値それぞれを、画像パターンにより可変にすることで、より高精度の照合を行うことができる。

本発明の第３実施形態に係る画像照合装置１ｂは、例えばメモリ１２に、登録画像または照合画像として複数の画像を記憶し、画像の照合処理を行う場合に、まず、解像度の低い（つまり画像サイズが小さい）変換画像間で相関処理を行い、その相関処理結果に基づいて、通常の解像度（つまり通常の画像サイズ）の画像間で、第１実施形態または第２実施形態に係る照合処理を行うことも可能である。

詳細には、本実施形態に係る画像照合装置１ｂは、例えば、第１の画像および第２の画像それぞれを基に、第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および基準位置を通る直線と基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、第１の変換画像および第２の変換画像よりも低解像度の、距離および角度で規定される２次元空間の第３の変換画像および第４の変換画像を生成し、生成した第３の変換画像および第４の変換画像において、第１の方向と、第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて、高解像度（通常の解像度）の相関処理および照合処理を行うか否かを判別し、相関値が所定の閾値よりも低い場合には照合処理を停止して他の画像について照合処理を行い、閾値よりも高い画像についてのみ高解像度の照合処理を続けて行う。

本実施形態に係る画像照合装置１ｂの機能ブロック図は、第１実施形態に係る画像照合装置と同じ構成要素なので説明を省略する。

図１５は、本発明の第３実施形態に係る画像照合装置の動作を説明するための図である。
画像のｘ−ｙ平面上の直線がどの程度細かくパラメータとして区分されるかは、本実施形態に係る画像変換処理により生成されるρ−θ平面（パラメータ空間ともいう）のサイズによって決定される。
パラメータ空間のサイズが大きくなれば、より細かく直線を区分することができるので、それだけ解像度が高くなる。
例えば変換部１６１は、図１５（ａ）に示す回転角度ずれのある直線を含む画像ｖｂ１を基に、高解像度（例えば１８０×１８０画素）のパラメータ空間サイズで画像変換処理を行った結果、図１５（ｂ）に示す画像ｖｂ２を生成する。
また、変換部１６１は、図１５（ａ）に示す回転角度ずれのある直線を含む画像ｖｂ１を基に、低解像度（例えば３０×３０画素）のパラメータ空間サイズで画像変換処理を行った結果を示す画像ｖｂ３を生成する。

画像ｖｂ２と画像ｖｂ３を比較すると、例えば図１５（ｂ）に示す高解像度の画像ｖｂ２では、画像変換前の角度ずれのある直線それぞれが、別のθパラメータ（θ１，θ２）に分類されているのに対し、図１５（ｃ）に示す低解像度の画像ｖｂ３では、同一のθパラメータ（θ３）として分類されている。
本発明に係る画像変換処理後の画像間での照合処理の処理速度は、パラメータ空間の処理速度に依存する。詳細には例えば、パラメータ空間のサイズが大きい、つまり解像度が高い程、処理時間が長く、処理負荷が大きい。パラメータ空間のサイズが小さい、つまり解像度が低い程、処理時間が短く、処理負荷が小さい。
本実施形態に係る画像照合装置では、入力された照合画像ＲＩＭと、メモリ１２に記憶する複数の登録画像ＡＩＭと照合を行う場合、まず解像度の低いパラメータ空間で相関値を算出した結果に基づいて、その結果の相関値が低い画像については一致候補から除外することで、全体の照合処理に係る時間を短縮する。

図１６は、本発明の第３実施形態に係る画像照合装置の動作を説明するためのフローチャートである。
図１６を参照しながら、画像照合装置のＣＰＵの動作を中心に、第１実施形態、および第２実施形態との相違点のみ説明する。

例えば予め画像入力部１１から複数の登録画像ＡＩＭが入力され、メモリ１２に記憶される。
ステップ２０１において、画像入力部１１から照合画像ＲＩＭが入力され、メモリ１２に記憶される。

高解像度（通常の解像度）の照合処理の前に、第１の画像および第２の画像それぞれを基に、第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および基準位置を通る直線と基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、第１の変換画像および第２の変換画像よりも低解像度の、距離および前記角度で規定される２次元空間の第３の変換画像および第４の変換画像を生成し、生成した第３の変換画像および第４の変換画像において、第１の方向と、第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて、高解像度の変換処理および照合処理を行うか否かを判別する。

具体的には、ステップ２０２において、低解像度のパラメータ空間の設定を行う。
ステップ２０３において、変換部１６１では、例えば照合画像ＲＩＭに基づいて、図３（ａ）に示すように、基準位置Ｏから画像内の点を通る直線Ｌ０への最短の点Ｐ０までの距離ρ０、および、基準位置Ｏと最短の点Ｐ０を通る直線ｎ０と基準位置Ｏを含む基準軸としてのｘ軸との角度θに基づいて、画像内の点を曲線ＰＬのパターンに変換し、画像内の直線成分Ｌを、複数の重なり合った曲線ＰＬのパターンに変換する画像処理を行い、ρ−θ空間上に変換画像として信号Ｓ１６１２を生成する。

ステップＳＴ２０４において、抽出部１６２では、変換画像Ｓ１６１２に基づいて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出処理（マスク処理）を行う。
詳細には、上述したように、画像Ｓ１６１２の内の各画素には、曲線のパターンの重なりの度合いに応じた値が設定されており、所定の階調で示される画像の内、曲線のパターンの重なりの度合いが高いほど白く表示されている。
例えば抽出部１６２は、変換画像Ｓ１６１２内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出して、画像Ｓ１６２２を生成し、相関値生成部１６３に出力する。

ステップＳＴ２０５において、ＣＰＵ１６では、メモリ１２に記憶されている登録画像ＡＩＭを読み出す。
ステップＳＴ２０６において、変換部１６１では、例えば登録画像ＡＩＭに基づいて、図３（ａ）に示すように、基準位置Ｏから画像内の点を通る直線Ｌ０への最短の点Ｐ０までの距離ρ０、および、基準位置Ｏと最短の点Ｐ０を通る直線ｎ０と基準位置Ｏを含む基準軸としてのｘ軸との角度θに基づいて、画像内の点を曲線ＰＬのパターンに変換し、画像内の直線成分Ｌを、複数の重なり合った曲線ＰＬのパターンに変換する画像処理を行い、ρ−θ空間上に変換画像として信号Ｓ１６１１を生成する。

ステップＳＴ２０７において、抽出部１６２では、変換画像Ｓ１６１１に基づいて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出処理（マスク処理）を行う。
例えば抽出部１６２は、変換画像Ｓ１６１１内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出して、画像Ｓ１６２１を生成し、相関値生成部１６３に出力する。

相関値生成部１６３では、変換画像Ｓ１６２１および変換画像Ｓ１６２２内のパターンの重なりの度合い、変換画像Ｓ１６２１および変換画像Ｓ１６２２それぞれの内のパターンの一致および不一致に基づいて、登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭの相関値を生成する。
詳細には、ステップＳＴ２０８において、相関部１６３１のフーリエ変換部１６３１１，１６３１２は、変換画像Ｓ１６２１，１６２２それぞれを、例えば数式（２），（３）に示すようにフーリエ変換処理を行い、処理結果を信号Ｓ１６３１１，Ｓ１６３１２として合成部１６３１３に出力する。

ステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０８の処理は、上述した順番でなくともよい。例えば変換部１６１が登録画像ＡＩＭおよび照合画像ＲＩＭを変換処理した後、それぞれの変換画像を抽出部１６２により抽出処理（マスク処理）を行ってもよい。

ステップＳＴ２０９において、合成部１６３１３では、信号Ｓ１６３１１，Ｓ６１３１２を基に、上述したように合成処理を行い、処理結果を信号Ｓ１６３１３として位相抽出部１６３１４に出力する。
ステップＳＴ２１０において、位相抽出部１６３１４は、信号Ｓ１６３１３に基づいて位相成分のみを抽出し、信号Ｓ１６３１４として逆フーリエ変換部１６３１５に出力する。

ステップＳＴ２１１において、逆フーリエ変換部１６３１５は、信号Ｓ１６３１４に基づいて逆フーリエ変換処理を行い、例えば図７（ｃ）に示すように信号Ｓ１６３１として相関値検出部１６３２に出力する。
この相関強度画像Ｓ１６３１の相関強度ピークの大きさは、画像変換後の変換画像間の相関の度合いを示す。例えば変換画像間に平行移動ずれがある場合には、相関強度画像Ｓ１６３１の相関強度ピークの位置が、変換画像間の平行移動ずれ量に相当した量だけ中心位置Ｏからずれるが相関強度には影響しない。

ステップＳＴ２１２において、相関値検出部１６３２では、相関強度ピークＰＰの強度を相関値として、信号Ｓ１６３を照合部１６４に出力する。

ステップＳＴ２１３において、照合部１６４は、相関値検出部１６３２からの相関値を示す信号Ｓ１６３に基づいて照合を行う。詳細には、照合部１６４は、相関値が予め定められた閾値より大きいか否かを判別し、小さいと判別した場合には、その登録画像ＡＩＭの照合を停止し、メモリ１２内の別の登録画像ＡＩＭを読み出して、ステップ２０６の処理に戻る。

一方、ステップＳＴ２１３において、照合部１６４は、相関値が予め定められた閾値より大きいと判別した場合には、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭの一致候補とし、高解像度のパラメータ空間の設定を行う。

以下、同様に高解像度のパラメータ空間の画像について、ステップＳＴ２０３〜ステップＳＴ２１２と同様な処理を行う（ＳＴ２１６〜ＳＴ２２４）。

ステップ２２５において、照合部１６４は、相関値検出部１６３２からの相関値を示す信号Ｓ１６３に基づいて照合を行う。詳細には、照合部１６４は、相関値が予め定められた閾値より大きいか否かを判別し、大きいと判別した場合には、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭが一致している旨を示す照合結果信号Ｓ１６４を出力する（ＳＴ２２６）。
一方、ステップＳＴ２２５において、照合部１６４は、相関値が予め定められた閾値より小さいと判別した場合には、登録画像ＡＩＭと照合画像ＲＩＭが不一致である旨を示す照合結果信号Ｓ１６４を出力し（ＳＴ２２７）、メモリ１２内の別の登録画像ＡＩＭを読み出し（ＳＴ２２８）、低解像度の設定を行い（ＳＴ２２９）、ステップ２０６の処理に戻る。

以上説明したように、本実施形態では、高解像度（通常の解像度）の照合処理の前に、第１の画像および第２の画像それぞれを基に、第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および基準位置を通る直線と基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、第１の変換画像および第２の変換画像よりも低解像度の、距離および前記角度で規定される２次元空間の第３の変換画像および第４の変換画像を生成し、生成した第３の変換画像および第４の変換画像において、第１の方向と、第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて、高解像度の変換処理および照合処理を行うか否かを判別し、相関値が低い場合には、その画像の照合を停止し、別の画像の照合処理を行うので、照合処理全体の処理時間が短縮することができる。
また、まず解像度の低い画像の照合処理を行うので処理負担が軽減される。

なお、本発明は本実施形態に限られるものではなく、任意好適な改変が可能である。
例えば、予め登録画像ＡＩＭについて低解像度の画像変換処理を行っておき、それらの画像と照合処理を行うことで、より照合時間を短縮することができる。

例えば、血管画像、指紋画像、静止画像、動画像等の２つの画像につき、その画像の内の直線成分に基づいて照合を行うセキュリティ関連の用途にも適用できる。

本発明に係る画像照合装置の第１実施形態のハードウェア的な機能ブロック図である。 図１に示した画像照合装置のソフトウェア的な機能ブロック図である。 図２に示した変換部の動作を説明するための図である。 図２に示した変換部の動作を説明するための図である。（ａ）はサンプル画像ｖａ１を示す図、（ｂ）は（ａ）に示した画像ｖａ１を所定の角度θだけ回転させた画像ｖａ２を示す図、（ｃ）は（ｂ）に示した画像ｖａ２を平行移動させた画像ｖａ３を示す図、（ｄ）は（ａ）に示した画像ｖａ１を画像変換処理した画像ｈｖａ１を示す図である。（ｅ）は（ｂ）に示した画像ｖａ２を画像変換処理した画像ｈｖａ２を示す図、（ｆ）は（ｃ）に示した画像ｖａ３を画像変換処理した画像ｈｖａ３を示す図である。 図２に示した変換部の動作を説明するための図である。 図２に示した相関値生成部の一具体例を示す機能ブロック図である。 相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）の相関値を説明するための図である。（ａ），（ｂ）は、変換画像としての信号Ｓ１６２１，Ｓ１６２２を示す図、（ｃ）は、相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）の強度ピークを示す図である。 相関強度画像Ｇ（ｐ，ｑ）を説明するための図である。 図１に示した画像照合装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明に係る画像照合装置の第２の実施形態の機能ブロック図である。 図１０に示した位置補正部の動作を説明するための図である。 類似度生成部の動作を説明するための図である。 図１０に示した類似度生成部の動作を説明するための図である。 図１０に示した第２実施形態に係る画像照合装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る画像照合装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る画像照合装置の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…画像照合装置、１１…画像入力部、１２…メモリ、１３…変換処理部、１４…抽出処理部、１５…高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier transform）処理部、１６…ＣＰＵ、１７…動作処理部、１６１…変換部、１６２…抽出部、１６３…相関値生成部、１６４，１６４ａ…照合部、１７０…位置補正部、１６３１…相関部、１６３２…相関値検出部、１６３１１，１６３１２…フーリエ変換部、１６３１３…合成部、１６３１４…位相抽出部、１６３１５…逆フーリエ変換部、１６４１…類似度生成部、１６４２…判別部、１６４３…積算部、ＰＲＧ…プログラム。

Claims (20)

1. 第１の画像と第２の画像の照合を行う画像照合方法であって、
   前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する第１のステップと、
   前記第１のステップで生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う第２のステップと
   を有する画像照合方法。
2. 前記第１のステップでは、基準位置から画像内の点を通る直線への最短の点までの距離、および、前記基準位置と前記最短の点を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて、前記画像内の点を曲線のパターンに変換し、前記画像内の直線成分を、複数の重なり合った前記曲線のパターンに変換する画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像を生成する
   請求項１に記載の画像照合方法。
3. 前記第２のステップでは、前記第１のステップで生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれの前記第１の方向および第２の方向にフーリエ変換処理を行い、前記フーリエ変換処理結果の位相成分に応じた相関値に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
   請求項１に記載の画像照合方法。
4. 前記第１のステップにより生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンに基づいて位置補正処理を行う第３のステップを有し、
   前記第２のステップでは、前記第３のステップにより位置補正処理した前記第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンの重なりの度合い、前記第１の変換画像および前記第２の変換画像それぞれの内のパターンの一致および不一致に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
   請求項２に記載の画像照合方法。
5. 前記第１のステップにより生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれについて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出する第４のステップを有し、
   前記第３のステップでは、前記第４のステップにより前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれにおいて抽出された領域内のパターンに基づいて位置補正処理を行い、
   前記第２のステップでは、前記第３のステップにより位置補正処理された前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれにおいて抽出された領域内のパターンの一致および不一致に基づいて、前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
   請求項４に記載の画像照合方法。
6. 前記第２のステップは、前記第１のステップにより生成された前記第１の変換画像および前記第２の変換画像の中の異なる複数の位置関係それぞれについて比較処理を行い、前記比較処理の結果により相関値としての類似度を生成し、前記生成した類似度に基づいて前記第１の画像と前記第２の画像とを照合する
   請求項４に記載の画像照合方法。
7. 前記第１のステップの前に、前記第１の画像および第２の画像それぞれを基に、前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像よりも低解像度の、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第３の変換画像および第４の変換画像を生成し、前記生成した第３の変換画像および第４の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて、前記第１のステップを行うか否かを判別する
   請求項１に記載の画像照合方法。
8. 第１の画像と第２の画像の照合を行う情報処理装置に実行させるプログラムであって、
   前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する第１の手順と、
   前記第１のステップで生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う第２の手順と
   を実行させるプログラム。
9. 前記第１の手順では、基準位置から画像内の点を通る直線への最短の点までの距離、および、前記基準位置と前記最短の点を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて、前記画像内の点を曲線のパターンに変換し、前記画像内の直線成分を、複数の重なり合った前記曲線のパターンに変換する画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像を生成する
   請求項８に記載のプログラム。
10. 前記第２の手順では、前記第１の手順で生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれの前記第１の方向および第２の方向にフーリエ変換処理を行い、前記フーリエ変換処理結果の位相成分に応じた相関値に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
    請求項８に記載のプログラム。
11. 前記第１の手順により生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンに基づいて位置補正処理を行う第３の手順を有し、
    前記第２の手順では、前記第３の手順により位置補正処理した前記第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンの重なりの度合い、前記第１の変換画像および前記第２の変換画像それぞれの内のパターンの一致および不一致に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
    請求項９に記載のプログラム。
12. 前記第１の手順により生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれについて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出する第４の手順を有し、
    前記第３の手順では、前記第４の手順により前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれにおいて抽出された領域内のパターンに基づいて位置補正処理を行い、
    前記第２の手順では、前記第３の手順により位置補正処理された前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれにおいて抽出された領域内のパターンの一致および不一致に基づいて、前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
    請求項１１に記載のプログラム。
13. 前記第２の手順は、前記第１の手順により生成された前記第１の変換画像および前記第２の変換画像の中の異なる複数の位置関係それぞれについて比較処理を行い、前記比較処理の結果により相関値としての類似度を生成し、前記生成した類似度に基づいて前記第１の画像と前記第２の画像とを照合する
    請求項１２に記載のプログラム。
14. 前記第１の手順の前に、前記第１の画像および第２の画像それぞれを基に、前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像よりも低解像度の、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第３の変換画像および第４の変換画像を生成し、前記生成した第３の変換画像および第４の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて、前記第１の手順を行うか否かを判別する
    請求項８に記載のプログラム。
15. 第１の画像と第２の画像の照合を行う画像照合装置であって、
    前記第１の画像と第２の画像それぞれの画像内の基準位置からの距離、および前記基準位置を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて画像変換処理を行い、前記距離および前記角度で規定される２次元空間の第１の変換画像および第２の変換画像を生成する変換手段と、
    前記変換手段で生成した第１の変換画像および第２の変換画像において、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向それぞれの複数の異なる相対位置での相関処理の結果に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合処理を行う照合手段と
    を有する画像照合装置。
16. 前記変換手段は、基準位置から画像内の点を通る直線への最短の点までの距離、および、前記基準位置と前記最短の点を通る直線と前記基準位置を含む基準軸との角度に基づいて、前記画像内の点を曲線のパターンに変換し、前記画像内の直線成分を、複数の重なり合った前記曲線のパターンに変換する画像変換処理を行い、前記第１の変換画像および第２の変換画像を生成する
    請求項１５に記載の画像照合装置。
17. 前記照合手段では、前記第１の手順で生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれの前記第１の方向および第２の方向にフーリエ変換処理を行い、前記フーリエ変換処理結果の位相成分に応じた相関値に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
    請求項１５に記載の画像照合装置。
18. 前記変換手段が生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンに基づいて位置補正処理を行う位置補正手段を有し、
    前記照合手段は、前記位置補正手段が位置補正処理した前記第１の変換画像および第２の変換画像内のパターンの重なりの度合い、前記第１の変換画像および前記第２の変換画像それぞれの内のパターンの一致および不一致に基づいて前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
    請求項１６に記載の画像照合装置。
19. 前記変換手段により生成した前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれについて、１つの変換画像内の曲線のパターンの重なりの度合いが予め設定された閾値以上の領域を抽出する抽出手段を有し、
    前記位置補正手段は、前記抽出手段による前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれにおいて抽出された領域内のパターンに基づいて位置補正処理を行い、
    前記照合手段は、前記位置補正手段により位置補正処理された前記第１の変換画像および第２の変換画像それぞれにおいて抽出された領域内のパターンの一致および不一致に基づいて、前記第１の画像および第２の画像の照合を行う
    請求項１８に記載の画像照合装置。
20. 前記照合手段は、前記変換手段により生成された前記第１の変換画像および前記第２の変換画像の中の異なる複数の位置関係それぞれについて比較処理を行い、前記比較処理の結果により相関値としての類似度を生成し、前記生成した類似度に基づいて前記第１の画像と前記第２の画像とを照合する
    請求項１８に記載の画像照合装置。
    

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