JP2005228150A - 画像照合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像照合に用いる画像毎の特徴を示す照合用データのデータ量についての少量化限界を見極めるための目安を利用者に与える画像照合装置を提供する。
【解決手段】 画像照合装置１００は、サンプル画像中のＮ個の各位置Ｒａ_iに対応付けて、当該位置の画素のｘ方向及びｙ方向の輝度勾配を成分とする２次元ベクトルＶａ_iを生成し、基本画像中のＭ個の各位置Ｒｂ_jに対応付けて、当該位置の画素のｘ方向及びｙ方向の輝度勾配を成分とする２次元ベクトルＶｂ_jを生成し、照合部１６０で、Ｖａ_i及びＲａ_iの組と、Ｖｂ_j及びＲｂ_jとの組とを用いた演算処理の結果に基づいて、両画像に同一対象が現れているか否かを判定し、画像導出部１７０で、Ｖａ_i及びＲａ_iとサンプル画像中の１つの基準位置の画素データとに基づいて、元のサンプル画像と推定される画像を導出して表示し、ユーザによる指示に応じてＮを変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像データの照合技術に関する。

近年、ハードウェア技術やソフトウェア技術の著しい発展を背景として、撮像により得られた画像データが情報処理対象として幅広く利用されるようになってきた。
例えば、画像データが相当量集められ一括管理された画像データベースが医療用、オフィス業務用、学術研究用、監視用その他の様々な用途に利用されており、また、物や人物を撮像して予め登録されている物や人物か否かを判定する画像認識技術の研究・開発も盛んに進められている。

ところで、撮像により得られた画像データを集積した画像データベースから特定の物や人物等が写っている画像データを検索する場合には、画像データ同士を照合する技術が用いられる。
この画像データの照合技術として、各画像データをウェーブレット分解して、画像の特徴を表すものであって照合演算に用いる特定の照合用データを作成しておいて、この照合用データに基づく照合演算の結果により両画像データが同一対象を表すものであるか否かの判定を行う、本願発明者による先行発明に係る画像データ照合技術がある（特許文献１）。
特開２００１−２８３２２１号公報

ところで、上述の画像データ照合技術により２つの画像データを照合する場合には、照合演算に用いる照合用データのデータ量が少ないほど、照合演算に要する処理時間は短くなるが、データ量が少なくなると今度は照合の精度が低くなって照合結果の信頼性が低下するおそれもある。
そこで、本発明は、照合用データのデータ量についての少量化限界を見極めるための目安をユーザに与える画像照合装置に係る技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像照合装置は、ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像である第１画像と第２画像とを照合する画像照合装置であって、第１画像及び第２画像を記憶する画像記憶手段と、第１画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成する第１データ群生成手段と、第２画像中のＭ個の位置Ｒｂ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｍ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶｂ_jを生成する第２データ群生成手段と、生成された２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iの組と、２次元ベクトルＶｂ_j及び位置Ｒｂ_jとの組とを用いた演算処理の結果に基づいて、第１画像と第２画像とに同一対象が現れているか否かを判定する照合手段と、２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと第１画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出手段と、基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示手段と、ユーザによる指示に応じて、生成され判定に係る演算処理に用いられる２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る画像照合装置が上述の構成を備えるため、ユーザは、表示された画像から元の第１画像をある程度認識できるか否かを目視確認することができるようになり、これにより照合用データのデータ量を決定づけるＮが適当であったか否かを判断することができるようになる。
また、前記画像導出手段は、前記基準位置を含み各位置Ｒａ_i以外の複数の各位置Ｒｋについて、当該位置における画素データのｘ方向の勾配を示す成分の推定値とｙ方向の勾配を示す成分の推定値とからなる２次元ベクトルＶｋを第１演算により導き出し、既知又は導き出された画素データについての位置に対応する２次元ベクトルＶａ_i又は２次元ベクトルＶｋによりその近傍の画素データを新たに導き出す演算を、逐次繰り返し行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出すものであり、前記第１演算は、第１データ群生成手段により生成された２次元ベクトルＶａ_iのうちｍ個を、所定の基準により選定して、Ｖｓ（１）、Ｖｓ（２）、・・・、Ｖｓ（ｍ）と呼び、それぞれに対応する位置ＲａｉをＲｓ（１）、Ｒｓ（２）、・・・、Ｒｓ（ｍ）と呼ぶとした場合に、Ｖｋ＝Σ（｜Ｒｔ（ｚ）｜Ｖｓ（ｚ））／Σ（｜Ｒｔ（ｚ）｜）［ｚ＝１〜ｍ］であり、ここでＲｔ（ｚ）＝｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜・・・｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｚ−１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｚ＋１）｜・・・｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｍ−１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｍ）｜であることとしてもよい。

これにより、生成済みの各２次元ベクトルＶａ_iとそれに対応する位置Ｒａ_iとに基づいて、任意の点Ｒｋにおける画素データの空間的勾配を示す２次元ベクトルＶｋを近似的に算出することができ、結果として、任意の点Ｒｋにおける輝度値を近似的に算出することができ、２次元ベクトルＶａ_iから元の画像を適切に導き出せるようになる。
また、前記ｍは、３であり、２次元ベクトルＶｋを導き出す前記第１演算に係る３個の２次元ベクトルＶａ_iの選定のための所定の基準は、対応する３個の位置Ｒａ_iが、当該２次元ベクトルＶｋの位置Ｒｋと所定値以下の距離に位置し、かつ、当該３つの位置Ｒａ_iのいずれか１つはｘ座標がＲｋのｘ座標より小さく、そのいずれか１つはｘ座標がＲｋのｘ座標より大きく、そのいずれか１つはｙ座標がＲｋのｙ座標より小さく、そのいずれか１つはｙ座標がＲｋのｙ座標より大きいことであり、前記第１演算は、前記所定の基準により選定された３個のＶａ_iをＶｓ（１）、Ｖｓ（２）、Ｖｓ（３）と呼び、それぞれに対応する位置Ｒａ_iをＲｓ（１）、Ｒｓ（２）、Ｒｓ（３）と呼ぶとした場合に、Ｖｋ＝（｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜Ｖｓ（１）＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜Ｖｓ（２）＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜Ｖｓ（３））／（｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜）であることとしてもよい。

これにより、３つの２次元ベクトルＶａ_iと位置Ｒａ_iとの組を用いる比較的簡単な演算により、任意の位置Ｒｋにおける画素データの空間的勾配を示す２次元ベクトルＶｋを近似的に算出できるようになる。
また、前記データ量変更手段に代えて、前記照合手段により肯定的な判定がなされた場合にＮの値を増加させるデータ量自動変更手段を備えることとしてもよい。

これにより、２つの画像について照合の結果、両画像が同一内容を含むと判定された場合に、一層その判定の正確性を高めるために、より多くの照合用データを用いて再度照合をすることができるようになる。
また、前記第１データ群生成手段は、各位置Ｒａ_iについて、第１画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒａ_iを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒａ_iを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ領域と呼ぶ場合において、第１画像におけるＡ領域内画素データの総和をＡ、Ｂ領域内画素データの総和をＢ，Ｃ領域内画素データの総和をＣ、Ｄ領域内画素データの総和をＤと呼ぶときに、Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄの値が０でなければ当該位置Ｒａ_iは２次元ベクトルＶａ_iを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒａ_iについて２次元ベクトルＶａ_iを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒａ_iに対応する２次元ベクトルＶａ_iのｘ成分Ｖｘを、Ｖｘ＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ）なる演算により、ｙ成分Ｖｙを、Ｖｙ＝（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ）なる演算により算出し、前記第２データ群生成手段は、各位置Ｒｂｊについて、第２画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒｂ_jを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒｂ_jを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ’領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ’領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ’領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ’領域と呼ぶ場合において、第２画像におけるＡ’領域内画素データの総和をＡ’、Ｂ’領域内画素データの総和をＢ’，Ｃ’領域内画素データの総和をＣ’、Ｄ’領域内画素データの総和をＤ’と呼ぶときに、Ａ’−Ｂ’−Ｃ’＋Ｄ’の値が０でなければ当該位置Ｒｂｊは２次元ベクトルＶｂ_jを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒｂ_jについて２次元ベクトルＶｂ_jを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒｂ_jに対応する２次元ベクトルＶｂ_jのｘ成分Ｖｘ’を、Ｖｘ’＝（Ａ’−Ｂ’＋Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ）なる演算により、ｙ成分Ｖｙ’を、Ｖｙ’＝（Ａ’＋Ｂ’−Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ）なる演算により算出することとしてもよい。

これにより、画像中の画素データの分布が一様でなく歪んでいる部分についての２次元ベクトルＶａ_iが生成されないこととなり、例えば、画像の生成段階におけるサンプリングの位置的基準や画像の回転加工等の影響が、画像の特徴を表すデータである２次元ベクトルＶａ_i中に現れにくくなる。
また、前記第１データ群生成手段は、各位置Ｒａ_iについて、第１画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒａ_iを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒａ_iを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ領域と呼ぶ場合において、第１画像におけるＡ領域内画素データの総和をＡ、Ｂ領域内画素データの総和をＢ，Ｃ領域内画素データの総和をＣ、Ｄ領域内画素データの総和をＤと呼び、かつ、分割された４つの全領域内画素データの平均値をαと呼ぶときに、Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄの値が０でなければ当該位置Ｒａ_iは２次元ベクトルＶａ_iを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒａ_iについて２次元ベクトルＶａ_iを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒａ_iに対応する２次元ベクトルＶａ_iのｘ成分Ｖｘを、Ｖｘ＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ×α）なる演算により、ｙ成分Ｖｙを、Ｖｙ＝（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ×α）なる演算により算出し、第２画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒｂ_jを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒｂ_jを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ’領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ’領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ’領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ’領域と呼ぶ場合において、第２画像におけるＡ’領域内画素データの総和をＡ’、Ｂ’領域内画素データの総和をＢ’，Ｃ’領域内画素データの総和をＣ’、Ｄ’領域内画素データの総和をＤ’と呼び、かつ、分割された４つの全領域内画素データの平均値をα’と呼ぶときに、Ａ’−Ｂ’−Ｃ’＋Ｄ’の値が０でなければ当該位置Ｒｂ_jは２次元ベクトルＶｂ_jを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒｂ_jについて２次元ベクトルＶｂ_jを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒｂ_jに対応する２次元ベクトルＶｂ_jのｘ成分Ｖｘ’を、Ｖｘ’＝（Ａ’−Ｂ’＋Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ×α’）なる演算により、ｙ成分Ｖｙ’を、Ｖｙ’＝（Ａ’＋Ｂ’−Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ×α’）なる演算により算出することとしてもよい。

これにより、一方の画像は明るい光の中である対象を撮像して得られたものであり、他方の画像は同一対象を暗いところで撮像して得られたものであるような場合であっても、ある程度適切に画像照合を行うことができるようになる。
また、前記照合手段は、前記複数の位置Ｒａ_iそれぞれのｘ座標及びｙ座標を成分とする２次元位置ベクトルと大きさが同一で方向が逆である２次元ベクトルＵ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）を定め、各２次元ベクトルＶｂ_jについて、当該２次元ベクトルＶｂ_jに対応する位置Ｒｂ_jを起点として、各２次元ベクトルＵ_iを、当該２次元ベクトルＵ_iと対応する２次元ベクトルＶａ_iとを同一位置Ｒａ_iを起点として配置した場合の位置関係を当該２次元ベクトルＵ_iと当該２次元ベクトルＶｂ_jとが満たすように配置した場合に、２次元ベクトルＵ_iの先が到達する位置Ｓを全て算定し、算定した位置Ｓの分布状況を評価する演算の結果に基づいて、前記判定を行うこととしてもよい。

これにより、２つの画像それぞれの特徴を表すデータを前提として比較的簡単な演算により２つの画像が同一内容を含むか否かを判定することができるようになる。
また、本発明に係る画像特徴データ生成装置は、ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像についての特徴を示すデータを生成する画像特徴データ生成装置であって、前記２次元画像を記憶する画像記憶手段と、前記２次元画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成するデータ群生成手段と、２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと前記２次元画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出手段と、基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示手段と、ユーザによる指示に応じて、生成される２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更手段とを備えることを特徴とする。

これにより、画像照合装置の一部を構成するものとして利用可能な画像特徴データ生成装置の生成する画像の特徴を表すデータのデータ量が適切であったか否かを、ユーザは表示内容に基づいて判断し得るようになる。

以下、本発明の実施の形態に係る画像照合装置について図１〜図８を用いて説明する。
＜1.構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る画像照合装置の機能ブロック図である。
画像照合装置１００は、画像データベースに収容されている多数の画像（以下、予め収容されている各画像を「基本画像」という。）の中から、画像データベースの外部から取りこんだ特定の画像（以下、「サンプル画像」という。）と同一内容が含まれる画像を検索するための画像検索システムの一部として用いられ、基本画像とサンプル画像との２つの画像を照合する機能を有する装置である。

この画像照合装置１００は、コンピュータの一機能として実現され、図１に示すように、基本画像記憶部１１０、サンプル画像記憶部１２０、画像特徴データ群生成部１３０、画像特徴データ群生成部１４０、データ量変更部１５０、照合部１６０、画像導出部１７０及び表示部１８０を備える。
この画像照合装置１００を構成する各部の機能は、コンピュータのメモリ自体により、或いはそのメモリに格納された制御用プログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。

以下、この画像照合装置１００を構成する各部について説明する。
＜1-1.基本画像記憶部１１０＞
基本画像記憶部１１０は、画像データベースを構成するハードディスク装置等の記録媒体から基本画像を読み込んで格納するメモリである。ここで、基本画像は、人物或いは物体等を中央辺りに収まるように撮像して得られた画像であり、水平方向２５６画素で垂直方向２５６画素の白黒２５６階調の平面画像である。なお、輝度値を表す１つの画素データは８ビットで表現される。

＜1-2.サンプル画像記憶部１２０＞
サンプル画像記憶部１２０は、画像データベースの外部から取り込んだサンプル画像を格納するメモリである。ここで、サンプル画像は、基本画像と同様に、人物或いは物体等を中央辺りに収まるように撮像して得られた画像であり、水平方向２５６画素で垂直方向２５６画素の白黒２５６階調の平面画像である。

＜1-3.画像特徴データ群生成部１３０、１４０＞
画像特徴データ群生成部１３０は、基本画像に基づき特徴抽出処理を行って、基本画像の特徴を示す情報である基本画像特徴データ群を生成して保存する機能を有する。また、画像特徴データ群生成部１４０は、サンプル画像に基づき特徴抽出処理を行って、サンプル画像の特徴を示す情報であるサンプル画像特徴データ群を生成して保存する機能を有する。

図２は、画像を走査して画像特徴データを抽出する様子を説明するための概念図である。
特徴抽出処理は、画像３１の水平方向をｘ方向とし垂直方向をｙ方向とした場合におけるｘｙ２次元座標平面上の各画素位置のうち、画像の主内容を含むと想定される半径１２０画素の円形の照合範囲３２に含まれる各画素位置を順次走査点とし、その走査点を中心とした一辺２ｎ画素分の正方形領域２１を水平垂直の十字に４分割して得られる領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ及び領域Ｄの各領域についての各平均輝度値が平面的関係にある場合に限り、走査点の周辺における各平均輝度値の空間的勾配である２次元ベクトルＶと、その走査点についての２次元画素位置Ｒとを対にして保存する処理である。ここで、ｎは例えば３である。

具体的には、走査点の位置Ｒ（ｘ，ｙ）と対応する２次元ベクトルＶのｘ成分であるＶｘは次の数１により、ｙ成分であるＶｙは数２により算定される。
［数１］ Ｖｘ＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄ）／（２ⁿ×２ⁿ）
［数２］ Ｖｙ＝（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／（２ⁿ×２ⁿ）
なお、数１及び数２中のＡは領域Ａ中の各画素の輝度値の総和であり、Ｂは領域Ｂ中の各画素の輝度値の総和であり、Ｃは領域Ｃ中の各画素の輝度値の総和であり、Ｄは領域Ｄ中の各画素の輝度値の総和である。

また、次の数３を満たした場合に、平面的関係つまり局所的に輝度値分布が歪んでおらず一様になった関係にあるとして、この場合に限り２次元ベクトルＶが保存される。平面的関係とは、より詳しくは、ｘｙ２次元座標平面に３次元目のｚ値として輝度値を与えた場合に、Ａ領域からＤ領域までの４つの領域それぞれにおける３次元値の平均値それぞれを、３次元空間に位置づけると、その４つは同一平面上にあることになる関係を言う。

［数３］ （Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄ）／（２ⁿ×２ⁿ）≦ｒ
ここで、ｒは０に近い定数であり、例えば２５６階調を想定した場合には、５等の値であればよい。
なお、サンプル画像に基づく特徴抽出処理では、保存されるサンプル画像中の位置Ｒ及び２次元ベクトルＶの数は、閾値Ｎを用いて、２次元ベクトルＶの大きさの大きい方からＮ個に限定される。Ｎは変数であり、初期値は例えば１０００である。以下、サンプル画像に基づく特徴抽出処理により保存されるＲを位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）と呼び、生成され保存される２次元ベクトルＶをＶａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）と呼ぶ。また、位置Ｒａ₁、Ｒａ₂等を総称してＲａ_iと表現し、２次元ベクトルＶａ₁、Ｖａ₂等を総称してＶａ_iと表現する。

また、基本画像に基づく特徴抽出処理では、保存される基本画像中の位置Ｒ及び２次元ベクトルＶの数は、閾値Ｍを用いて、２次元ベクトルＶの大きさの大きい方からＭ個に限定される。Ｍは予め定められた値であり、例えば１０００である。以下、基本画像に基づく特徴抽出処理により保存されるＲを位置Ｒｂ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｍ）と呼び、生成され保存される２次元ベクトルＶをＶｂ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｍ）と呼ぶ。また、位置Ｒｂ₁、Ｒｂ₂等を総称してＲｂ_jと表現し、２次元ベクトルＶｂ₁、Ｖｂ₂等を総称してＶｂ_jと表現する。

＜1-4.データ量変更部１５０＞
データ量変更部１５０は、キーボード等の入力装置を通じてユーザによる閾値Ｎの変更指示を受け付けて、その指示に応じてＮを変更し、あらためて画像特徴データ群生成部１４０に画像特徴データであるＲａ_i及びＶａ_iを保存させる制御を行う機能を有する。例えば、Ｎは、ユーザの指示に応じて５００や２５０等に変更される。

＜1-5.照合部１６０＞
照合部１６０は、画像特徴データ群生成部１３０及び画像特徴データ群生成部１４０により生成され保存された位置Ｒａ_iと２次元ベクトルＶａ_iとの組と、位置Ｒｂ_jと２次元ベクトルＶｂ_jとの組とを用いた演算処理を行うことにより、基本画像とサンプル画像とに同一内容が含まれているか否か、つまり両画像が同一対象を表したものであるか否かを判定する機能を有する。

まず、サンプル画像についての画像特徴データである位置Ｒａ_iと２次元ベクトルＶａ_iとの各組について、Ｒａ_iをｘｙ２次元座標平面中の基準位置から位置Ｒａ_iに向かう位置ベクトルであるものとし、その位置ベクトルと大きさは同じで逆向きのベクトルＵ_iを求めて保存する。
図３は、画像特徴データに係るベクトル間の関係を示す図である。

また、図４に示す位置ベクトルＲａ_iと２次元ベクトルＶａ_iとに対応する２次元ベクトルＶａ_iとベクトルＵ_iとの関係を図５に示している。なお、図５では、２次元ベクトルＶａ_iをｘ軸方向であると定めて表している。
照合部１６０は、２５６画素×２５６画素の各画素に対応した投票データを格納するためのフレームメモリであって投票データの初期値は０としたものを有し、ベクトルＵ_iを求めた後において投票処理を行う。

投票処理とは、そのフレームメモリに、基本画像に係る各位置Ｒｂ_jを対応させて、各ベクトルＶｂ_jについて、全てのＶａ_iを順に当てはめ、当てはめる都度Ｖａ_iとＵ_iとの方位関係とＶｂ_jとＵ_iとの方位関係とが同一となるようにして、Ｕ_iのベクトルの先端が位置する画素に対応する投票データを１増加させる処理である。
投票処理の後に、各画素に対応する投票データを評価し、投票データの数が最大となった画素におけるその投票データが、所定数以上であれば、両画像は同一内容を含むと判定する。この所定数は、例えばＮ×０．９等である。理論上は基本画像とサンプル画像とが完全同一であれば投票データの最大値はＮ以上になると想定される。

なお、最大値である投票データが所定数以上であれば、その最大値に対応する画素の位置が、サンプル画像における位置ベクトルの基準点に整合する基本画像中の点であることになる。
図６は、投票処理の様子を示す概念図である。
同図では、投票データが１以上の点を丸印で表しており、投票データの最大値の点を黒く塗り潰した丸印で表している。なお、同図の例では、基本画像とサンプル画像がほぼ同一内容を含んでいる場合であって、サンプル画像に基づき生成されたＶａ_iとＵ_iとの関係が図５に示したものである場合を示している。

＜1-6.画像導出部１７０＞
画像導出部１７０は、サンプル画像に関して画像特徴データ群生成部１４０により生成し保持された２次元ベクトルＶａ_iと位置Ｒａ_iとの組と、サンプル画像中の例えば中央等といった所定の基準位置における輝度値とに基づいて、基準位置以外における各画素位置における輝度値を推定的に導き出す機能を有する。なお、各画素位置の輝度値が導き出される結果として、輝度値の分布態様である画像が得られる。この画像は、基礎となる２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎが多いほど、元のサンプル画像を正確に表した画像となり、個数Ｎが少なければ、元のサンプル画像を認定しにくいような画像となる。

なお、画像導出部１７０は、基準位置の輝度値を、サンプル画像記憶部１２０の内容から取得する。基準位置以外の任意の位置の輝度値を得るためには次の手順を行う。即ち、基準位置に対応する輝度値の空間的勾配を示す２次元ベクトルＶをまず推定的に求めて、その２次元ベクトルＶと基準位置の輝度値により、基準位置から近傍でΔＲだけ離れた位置である近傍位置の輝度値を得て、また更にその近傍位置に対応する輝度値の空間的勾配を示す２次元ベクトルＶを推定的に求め、その２次元ベクトルＶと近傍位置の輝度値により、近傍位置のまた近傍にある位置の輝度値を得るといった手順を必要に応じて繰り返す。

ここで、任意の位置Ｒｋの輝度値の空間的勾配を示す２次元ベクトルＶｋを推定的に求めるためには、位置Ｒｋからある程度短い所定距離以内に存在する３個の位置Ｒａ_iであって、その３個の位置Ｒａ_iのいずれか１つはｘ座標がＲｋのｘ座標より小さく、そのいずれか１つはｘ座標がＲｋのｘ座標より大きく、そのいずれか１つはｙ座標がＲｋのｙ座標より小さく、そのいずれか１つはｙ座標がＲｋのｙ座標より大きいものを特定し、以下の数４に示す演算を行う。ここで、所定距離は、例えば２ⁿである。

ここでは、特定された３個の位置Ｒａ_iをＲｓ（１）、Ｒｓ（２）、Ｒｓ（３）と呼び、それぞれに対応する２次元ベクトルＶａ_iを、Ｖｓ（１）、Ｖｓ（２）、Ｖｓ（３）と呼ぶこととする。
図７は、サンプル画像における任意の位置Ｒｋと周辺の３つの２次元ベクトルＶａｉとの関係を示す図である。

［数４］ Ｖｋ＝（｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜Ｖｓ（１）＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜Ｖｓ（２）＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜Ｖｓ（３））／（｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜）
＜1-7.表示部１８０＞
表示部１８０は、照合部１６０による判定結果或いは画像導出部により導き出された画像を、ディスプレイ装置等に表示する機能を有する。

従って、ユーザは、表示された画像を視認することで、照合用データのデータ量を決定づける個数Ｎが、あまりに少なすぎないか否かを判断することが多少なりとも可能になる。例えば、個数Ｎがあまりに少なすぎる場合には、ディスプレイ装置等に表示された画像は、元のサンプル画像とかけ離れたものとなり、正しい照合が行えないであろうことがユーザにとって容易に想像できるようになる。
＜2.動作＞
以下、上述の構成を備える画像照合装置１００の動作を説明する。

図８は、画像照合装置１００の動作を示すフローチャートである。
画像照合装置１００は、まず、基本画像を画像データベースから基本画像記憶部１１０に格納し、サンプル画像を外部から取得してサンプル画像記憶部１２０に格納する（ステップＳ１１）。
続いて、画像特徴データ群生成部１３０により、基本画像に基づいてＭ個の位置Ｒｂ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｍ）に対応する２次元ベクトルＶｂ_j（ｊ＝１，２、・・・、Ｍ）を生成して保存する（ステップＳ１２）。

また、画像特徴データ群生成部１４０により、サンプル画像に基づいてＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）に対応する２次元ベクトルＶａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）を生成して保存する（ステップＳ１３）。
２次元ベクトルＶａ_iが生成された後に照合部１６０は、位置Ｒａ_iと２次元ベクトルＶａ_iとに基づいて、２次元ベクトルＵ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）を生成し（ステップＳ１４）、Ｖａ_iとＵ_iとの関係と同一の関係をＶｂ_jとＵ_iとにあてはめて、Ｒｂ_jが配置された２次元画素配列に対応するフレームメモリにおけるベクトルＵ_iの先端に相当する位置の投票データを増加させるという投票処理を行い、投票結果としての投票データの分布に基づき、投票データの最大値に基づいて、基本画像とサンプル画像とが同一内容を含むか否かを判定し、その判定結果を表示部１８０を介して表示する（ステップＳ１５）。

また、画像導出部１７０は、位置Ｒａ_iと２次元ベクトルＶａ_iと基準位置の輝度値とに基づいて、逐次、各画素位置の輝度値を求める演算を繰り返すことにより、元のサンプル画像を推定したものとなる画像を導き出し、その画像を表示部１８０を介して表示する（ステップＳ１６）。ユーザは、この表示された画像を、データ量を決定する閾値Ｎが妥当であったか否かを判断する材料として用い、必要に応じて、入力装置を通じてＮの値を指定することになる。

ユーザからＮの値の指定を受けた場合は（ステップＳ１７）、画像照合装置１００のデータ量変更部１５０は、その指定に応じて、画像特徴データ群生成部１４０における閾値Ｎを更新し（ステップＳ１８）、再びステップＳ１３に戻って再度、新たに定まったＮ個に適合するように２次元ベクトルＶａ_iの生成を行う。一方、ユーザからＮの指定がないと判定した場合には、画像照合装置１００は、その基本画像についてのサンプル画像との照合を終了する。なお、画像検索システム全体においては、照合の結果、両画像に同一内容が含まれていないと判定された場合には、次の基本画像を基本画像記憶部１１０に取り込んで、その基本画像と、既にサンプル画像記憶部１２０に取り込まれているサンプル画像との照合に移る。
＜3.補足＞
以上、本発明に係る画像照合装置の一実施形態である画像照合装置１００について説明したが、画像照合装置１００を以下に示すように部分的に変形することもでき、本発明は上述の画像照合装置１００に限られないことは勿論である。
（１）画像照合装置１００においては、各画素データは、画素の輝度を２５６階調で示すものであることし、画像は２５６×２５６画素であることとしたが、階調数や画像の大きさはこれに限定されることはない。
（２）サンプル画像の画像特徴データである２次元ベクトルＶａ_iの数であって照合用データのデータ量を決定づける閾値Ｎのみならず、基本画像に係る２次元ベクトルＶｂ_jの数を定める閾値Ｍをも可変として、ユーザが指定可能であることとしてもよい。また、閾値Ｎはユーザが指定しなくても、照合結果として両画像が同一内容を含むと判定された場合に自動的にＮを増加させて、より高い精度で再度照合を行うようにしてもよい。
（３）画像導出部１７０は、任意の画素位置Ｒｋにおける輝度値の空間的勾配を示す２次元ベクトルＶｋを、周辺の３個の既知の２次元ベクトルＶａ_iを用いて、数４により算出することとしたが、利用する２次元ベクトルＶａ_iの数は必ずしも３個でなくてもよい。これがｍ個であるとし、例えばＲｋの周辺にその対応するｍ個のＲａ_iが位置することといった所定の基準を設けて、その基準を満たして選定されたｍ個の位置Ｒａ_iに対応するｍ個の２次元ベクトルＶａ_iを用いて、位置Ｒｋにおける２次元ベクトルＶｋを求める場合には、次の数５の演算を用いるとよい。

［数５］ Ｖｋ＝Σ（｜Ｒｔ（ｚ）｜Ｖｓ（ｚ））／Σ（｜Ｒｔ（ｚ）｜）［ｚ＝１〜ｍ］
ここで、Ｒｔ（ｚ）は数６に示す。
［数６］ Ｒｔ（ｚ）＝｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜・・・｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｚ−１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｚ＋１）｜・・・｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｍ−１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｍ）｜
なお、この数６の右辺は、｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｚ）｜の項をスキップした形となっている。また、ここでは、ｍ個のＶａ_iをＶｓ（１）、Ｖｓ（２）、・・・、Ｖｓ（ｍ）と呼び、それぞれに対応する位置Ｒａ_iをＲｓ（１）、Ｒｓ（２）、・・・、Ｒｓ（ｍ）と呼んでいる。
（４）画像導出部１７０が２次元ベクトルＶｋの算出基礎として用いる３個のＶａ_iについての条件として、そのＶａ_iに対応するＲａ_iとＲｋとの距離が所定距離以下であることを含めたが、その所定距離を除いた他の条件を満たす３個の位置Ｒａ_iの組のうち、Ｒｋからの距離の総和が最も短くなる３個のＲａ_iを特定して、その特定した３個のＲａ_iを用いて数４の演算を行うようにしてもよい。また、位置Ｒｋを中心としてｘ軸に平行な方向を０度とした場合に０度以上１２０度未満の角度範囲内で最も位置Ｒｋに近いＲａ_iと、１２０度以上２４０度未満の角度範囲内で最も位置Ｒｋに近いＲａ_iと、２４０度以上３６０度未満の角度範囲内で最も位置Ｒｋに近いＲａ_iという３つのＲａ_iを特定して、その特定した３個のＲａ_iを用いて数４の演算を行うようにしてもよい。
（５）照合部１６０は、投票処理として全てのＶａ_iを、各Ｖｂ_jにあてはめることとしたが、この他に、あるＶａ_iと大きさがほぼ同一であるＶｂ_jにのみあてはめることとしてもよい。また、照合部１６０は、投票データの最大値に基づいて２つの画像が同一内容を含むか否かを判定することとしたが、投票データが最大値となった画素位置が基本画像において、サンプル画像中の位置ベクトルＲａ_iの基準となった基準位置つまり原点に相当する位置であると推定されるので、その推定された位置とサンプル画像における原点とを合わせた上で２つの画像を、更に他の判断方法に基づいて照合することとしてもよい。他の判断方法としては、直接的に２つの画像の原点を一致させた場合におけるそれぞれの画像の各点の輝度差を画像全体に渡って累積加算しその加算結果が、予め定めた所定値より小さければ２つの画像が同一内容を含むと判断する方法等がある。
（６）照合部１６０は、投票においてベクトルＵ_iの先端に相当する画素位置についての投票データを増加させることとしたが、ベクトルＵ_iの先端の周辺に相当する複数の画素位置についての投票データを増加させることとしてもよい。これにより、２次元ベクトルＶａ_iや２次元ベクトルＶｂ_jに誤差がある場合にも対応できるようになる。また、ベクトルＵ_iの線上或いは延長線上にあたる画素位置についての投票データを増加させることにより、両画像間が拡大又は縮小の関係にある場合にも照合できるようにしてもよい。
（７）画像特徴データ群生成部１３０又は画像特徴データ群生成部１４０が、２次元ベクトルＶａ_i或いは２次元ベクトルＶｂ_jを生成する場合に、そのｘ成分であるＶｘとｙ成分であるＶｙとを数１及び数２を用いて算出することとしたが、その代わりに、次の数７及び数８を用いることとしてもよい。これにより、一方の画像は明るい光の中である対象を撮像して得られたものであり、他方の画像は同一対象を暗いところで撮像して得られたものであるような場合であっても、ある程度適切に画像照合を行うことができるようになる。

［数７］ Ｖｘ＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄ）／（２ⁿ×２ⁿ×α）
［数８］ Ｖｙ＝（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／（２ⁿ×２ⁿ×α）
なお、数７及び数８において、αはＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域及びＤ領域の全体における全画素についての輝度平均値である。
（８）表示部１８０は、基本画像そのもの及びサンプル画像そのものをもディスプレイ装置等に表示することとしてもよい。また、照合部１６０は、投票データの最大値に基づいて、基本画像とサンプル画像との一致度を数値として表示部１８０を介して表示することとしてもよい。
（９）数３の定数ｒは０であることとしてもよい。これによりＡ領域からＤ領域まで輝度分布が極めて平面的になる。
（１０）画像照合装置における各処理（図８参照）をコンピュータに実行させるためのプログラムを、記録媒体に記録し又は各種通信路等を介して、流通させ頒布することもできる。このような記録媒体には、ＩＣカード、光ディスク、フレキシブルディスク、ＲＯＭ等がある。流通、頒布されたプログラムはコンピュータに読み出され得るメモリ等に格納されることにより利用に供され、コンピュータはそのプログラムを実行して本実施の形態で示した画像照合装置の機能を実現する。

本発明は、画像データベースからの画像検索や画像認識に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る画像照合装置の機能ブロック図である。 画像を走査して画像特徴データを抽出する様子を説明するための概念図である。 画像特徴データに係るベクトル間の関係を示す図である。 位置ベクトルＲａ_iと２次元ベクトルＶａ_iとの関係の例を示す図である。 ２次元ベクトルＶａ_iとベクトルＵ_iとの関係の例を示す図である。 投票処理の様子を示す概念図である。 サンプル画像における任意の位置Ｒｋと周辺の３つの２次元ベクトルＶａ_iとの関係を示す図である。 画像照合装置１００の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 画像照合装置
１１０ 基本画像記憶部
１２０ サンプル画像記憶部
１３０、１４０ 画像特徴データ群生成部
１５０ データ量変更部
１６０ 照合部
１７０ 画像導出部
１８０ 表示部

Claims (12)

1. ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像である第１画像と第２画像とを照合する画像照合装置であって、
   第１画像及び第２画像を記憶する画像記憶手段と、
   第１画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成する第１データ群生成手段と、
   第２画像中のＭ個の位置Ｒｂ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｍ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶｂ_jを生成する第２データ群生成手段と、
   生成された２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iの組と、２次元ベクトルＶｂ_j及び位置Ｒｂ_jとの組とを用いた演算処理の結果に基づいて、第１画像と第２画像とに同一対象が現れているか否かを判定する照合手段と、
   ２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと第１画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出手段と、
   基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示手段と、
   ユーザによる指示に応じて、生成され判定に係る演算処理に用いられる２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更手段とを備える
   ことを特徴とする画像照合装置。
2. 前記画像導出手段は、
   前記基準位置を含み各位置Ｒａ_i以外の複数の各位置Ｒｋについて、当該位置における画素データのｘ方向の勾配を示す成分の推定値とｙ方向の勾配を示す成分の推定値とからなる２次元ベクトルＶｋを第１演算により導き出し、
   既知又は導き出された画素データについての位置に対応する２次元ベクトルＶａ_i又は２次元ベクトルＶｋによりその近傍の画素データを新たに導き出す演算を、逐次繰り返し行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出すものであり、
   前記第１演算は、第１データ群生成手段により生成された２次元ベクトルＶａ_iのうちｍ個を、所定の基準により選定して、Ｖｓ（１）、Ｖｓ（２）、・・・、Ｖｓ（ｍ）と呼び、それぞれに対応する位置Ｒａ_iをＲｓ（１）、Ｒｓ（２）、・・・、Ｒｓ（ｍ）と呼ぶとした場合に、Ｖｋ＝Σ（｜Ｒｔ（ｚ）｜Ｖｓ（ｚ））／Σ（｜Ｒｔ（ｚ）｜）［ｚ＝１〜ｍ］であり、ここでＲｔ（ｚ）＝｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜・・・｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｚ−１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｚ＋１）｜・・・｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｍ−１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（ｍ）｜である
   ことを特徴とする請求項１記載の画像照合装置。
3. 前記ｍは、３であり、
   ２次元ベクトルＶｋを導き出す前記第１演算に係る３個の２次元ベクトルＶａ_iの選定のための所定の基準は、
   対応する３個の位置Ｒａ_iが、当該２次元ベクトルＶｋの位置Ｒｋと所定値以下の距離に位置し、かつ、当該３つの位置Ｒａ_iのいずれか１つはｘ座標がＲｋのｘ座標より小さく、そのいずれか１つはｘ座標がＲｋのｘ座標より大きく、そのいずれか１つはｙ座標がＲｋのｙ座標より小さく、そのいずれか１つはｙ座標がＲｋのｙ座標より大きいことであり、
   前記第１演算は、前記所定の基準により選定された３個のＶａ_iをＶｓ（１）、Ｖｓ（２）、Ｖｓ（３）と呼び、それぞれに対応する位置Ｒａ_iをＲｓ（１）、Ｒｓ（２）、Ｒｓ（３）と呼ぶとした場合に、Ｖｋ＝（｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜Ｖｓ（１）＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜Ｖｓ（２）＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜Ｖｓ（３））／（｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（３）｜＋｜Ｒｋ−Ｒｓ（１）｜｜Ｒｋ−Ｒｓ（２）｜）である
   ことを特徴とする請求項２記載の画像照合装置。
4. 前記データ量変更手段に代えて、前記照合手段により肯定的な判定がなされた場合にＮの値を増加させるデータ量自動変更手段を備える
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の画像照合装置。
5. 前記第１データ群生成手段は、各位置Ｒａ_iについて、
   第１画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒａ_iを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒａ_iを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ領域と呼ぶ場合において、第１画像におけるＡ領域内画素データの総和をＡ、Ｂ領域内画素データの総和をＢ，Ｃ領域内画素データの総和をＣ、Ｄ領域内画素データの総和をＤと呼ぶときに、Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄの値が０でなければ当該位置Ｒａ_iは２次元ベクトルＶａ_iを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒａ_iについて２次元ベクトルＶａ_iを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒａ_iに対応する２次元ベクトルＶａ_iのｘ成分Ｖｘを、Ｖｘ＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ）なる演算により、ｙ成分Ｖｙを、Ｖｙ＝（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ）なる演算により算出し、
   前記第２データ群生成手段は、各位置Ｒｂ_jについて、
   第２画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒｂ_jを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒｂ_jを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ’領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ’領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ’領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ’領域と呼ぶ場合において、第２画像におけるＡ’領域内画素データの総和をＡ’、Ｂ’領域内画素データの総和をＢ’，Ｃ’領域内画素データの総和をＣ’、Ｄ’領域内画素データの総和をＤ’と呼ぶときに、Ａ’−Ｂ’−Ｃ’＋Ｄ’の値が０でなければ当該位置Ｒｂ_jは２次元ベクトルＶｂ_jを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒｂ_jについて２次元ベクトルＶｂ_jを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒｂ_jに対応する２次元ベクトルＶｂ_jのｘ成分Ｖｘ’を、Ｖｘ’＝（Ａ’−Ｂ’＋Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ）なる演算により、ｙ成分Ｖｙ’を、Ｖｙ’＝（Ａ’＋Ｂ’−Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ）なる演算により算出する
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像照合装置。
6. 前記第１データ群生成手段は、各位置Ｒａ_iについて、
   第１画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒａ_iを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒａ_iを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ領域と呼ぶ場合において、第１画像におけるＡ領域内画素データの総和をＡ、Ｂ領域内画素データの総和をＢ，Ｃ領域内画素データの総和をＣ、Ｄ領域内画素データの総和をＤと呼び、かつ、分割された４つの全領域内画素データの平均値をαと呼ぶときに、Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄの値が０でなければ当該位置Ｒａ_iは２次元ベクトルＶａ_iを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒａ_iについて２次元ベクトルＶａ_iを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒａ_iに対応する２次元ベクトルＶａ_iのｘ成分Ｖｘを、Ｖｘ＝（Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ×α）なる演算により、ｙ成分Ｖｙを、Ｖｙ＝（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／（ｇ×ｇ×α）なる演算により算出し、
   第２画像のｘｙ２次元座標平面上で当該位置Ｒｂ_jを中心とする画素数ｇ×ｇの正方形領域を、当該Ｒｂ_jを通りｘ軸に平行な直線とｙ軸に平行な直線とで４分割し、分割された４領域を、相対的にｘ座標が小さくｙ座標が大きいＡ’領域と、ｘ座標もｙ座標も大きいＢ’領域と、ｘ座標もｙ座標も小さいＣ’領域と、ｘ座標が大きくｙ座標が小さいＤ’領域と呼ぶ場合において、第２画像におけるＡ’領域内画素データの総和をＡ’、Ｂ’領域内画素データの総和をＢ’，Ｃ’領域内画素データの総和をＣ’、Ｄ’領域内画素データの総和をＤ’と呼び、かつ、分割された４つの全領域内画素データの平均値をα’と呼ぶときに、Ａ’−Ｂ’−Ｃ’＋Ｄ’の値が０でなければ当該位置Ｒｂ_jは２次元ベクトルＶｂ_jを求める位置とは定めず、当該値が０であることを当該位置Ｒｂ_jについて２次元ベクトルＶｂ_jを求める条件として、当該条件を満たす場合に当該Ｒｂ_jに対応する２次元ベクトルＶｂ_jのｘ成分Ｖｘ’を、Ｖｘ’＝（Ａ’−Ｂ’＋Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ×α’）なる演算により、ｙ成分Ｖｙ’を、Ｖｙ’＝（Ａ’＋Ｂ’−Ｃ’−Ｄ’）／（ｇ×ｇ×α’）なる演算により算出する
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像照合装置。
7. 前記照合手段は、
   前記複数の位置Ｒａ_iそれぞれのｘ座標及びｙ座標を成分とする２次元位置ベクトルと大きさが同一で方向が逆である２次元ベクトルＵ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）を定め、
   各２次元ベクトルＶｂ_jについて、当該２次元ベクトルＶｂ_jに対応する位置Ｒｂ_jを起点として、各２次元ベクトルＵ_iを、当該２次元ベクトルＵ_iと対応する２次元ベクトルＶａ_iとを同一位置Ｒａ_iを起点として配置した場合の位置関係を当該２次元ベクトルＵ_iと当該２次元ベクトルＶｂ_jとが満たすように配置した場合に、２次元ベクトルＵ_iの先が到達する位置Ｓを全て算定し、算定した位置Ｓの分布状況を評価する演算の結果に基づいて、前記判定を行う
   ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の画像照合装置。
8. ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像である第１画像と第２画像とをメモリに格納するコンピュータに、両画像を照合する画像照合処理を行わせるためのプログラムであって、
   前記画像照合処理は、
   第１画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成する第１データ群生成ステップと、
   第２画像中のＭ個の位置Ｒｂ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｍ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶｂ_jを生成する第２データ群生成ステップと、
   生成された２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iの組と、２次元ベクトルＶｂ_j及び位置Ｒｂ_jとの組とを用いた演算処理の結果に基づいて、第１画像と第２画像とに同一対象が現れているか否かを判定する照合ステップと、
   ２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと第１画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出ステップと、
   基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示ステップと、
   当該コンピュータのユーザによる指示に応じて、生成され判定に係る演算処理に用いられる２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更ステップとを含む
   ことを特徴とするプログラム。
9. ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像である第１画像と第２画像とを照合する画像照合方法であって、
   第１画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成する第１データ群生成ステップと、
   第２画像中のＭ個の位置Ｒｂ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｍ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶｂ_jを生成する第２データ群生成ステップと、
   生成された２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iの組と、２次元ベクトルＶｂ_j及び位置Ｒｂ_jとの組とを用いた演算処理の結果に基づいて、第１画像と第２画像とに同一対象が現れているか否かを判定する照合ステップと、
   ２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと第１画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出ステップと、
   基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示ステップと、
   生成され判定に係る演算処理に用いられる２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更ステップとを含む
   ことを特徴とする画像照合方法。
10. ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像についての特徴を示すデータを生成する画像特徴データ生成装置であって、
    前記２次元画像を記憶する画像記憶手段と、
    前記２次元画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成するデータ群生成手段と、
    ２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと前記２次元画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出手段と、
    基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示手段と、
    ユーザによる指示に応じて、生成される２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更手段とを備える
    ことを特徴とする画像特徴データ生成装置。
11. ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像をメモリに格納するコンピュータに、当該２次元画像についての特徴を示すデータを生成する画像特徴データ生成処理を行わせるためのプログラムであって、
    前記画像特徴データ生成処理は、
    前記２次元画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成するデータ群生成ステップと、
    ２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと前記２次元画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出ステップと、
    基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示ステップと、
    ユーザによる指示に応じて、生成される２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更ステップとを含む
    ことを特徴とするプログラム。
12. ｘｙ２次元座標平面に配置された画素データの集合である２次元画像についての特徴を示すデータを生成する画像特徴データ生成方法であって、
    前記２次元画像中のＮ個の位置Ｒａ_i（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）それぞれに対応付けて、当該位置における画像の特徴を、画素データのｘ方向の勾配を示す成分とｙ方向の勾配を示す成分とで表す２次元ベクトルＶａ_iを生成するデータ群生成ステップと、
    ２次元ベクトルＶａ_i及び位置Ｒａ_iと前記２次元画像における所定の基準位置の画素データとを用いた演算処理を行うことにより、基準位置以外の複数の位置それぞれについての画素データを推定的に導き出す画像導出ステップと、
    基準位置の画素データ及び導き出された画素データの集合である２次元画像を表示する表示ステップと、
    生成される２次元ベクトルＶａ_iの個数Ｎを変更するデータ量変更ステップとを含む
    ことを特徴とする画像特徴データ生成方法。

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