JP2005276004A - Image information processing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大量の画像データが蓄積された画像データベースから、画像および画像上に撮影された目標物の情報を取得するための画像情報処理システムに関わる。 The present invention relates to an image information processing system for acquiring information of an image and a target image taken on the image from an image database in which a large amount of image data is accumulated.
近年、計算機の処理性能向上により、サイズの大きい大容量の画像データが広く利用されるようになってきた。例えば、衛星画像や監視カメラ画像、観測記録画像、医療画像などの分野である。特に衛星画像はその典型的な例であり、センサ高性能化に伴う高分解能化、バンド数の増加、輝度階調拡張に伴うビット数の増加などにより、データ容量が飛躍的に増大しつつある。 In recent years, large-capacity image data having a large size has been widely used due to the improvement in processing performance of computers. For example, it is a field of satellite images, surveillance camera images, observation record images, medical images, and the like. In particular, satellite images are a typical example, and the data capacity is increasing dramatically due to higher resolution with increased sensor performance, increased number of bands, and increased number of bits associated with luminance gradation expansion. .
また、大容量ストレージや大容量ネットワークなどのハードウェア技術、または大規模システムの構築技術などの開発により、上記大容量画像データを自動的に蓄積していくような、大規模かつ時系列の画像データベース・システムの構築が可能となってきた。特に衛星画像については、衛星が地球上空を周回して時々刻々と画像を撮影し続けるため、それら時系列データの蓄積によりデータベースは成長し続けることとなる。さらに近年、商用高解像度衛星などの打ち上げが盛んとなり、データソースの衛星数自体も増大していることから、データベースの大規模化は避けられない状況にある。 In addition, large-scale and time-series images that automatically accumulate the above-mentioned large-capacity image data through development of hardware technologies such as large-capacity storage and large-capacity networks, or construction technologies for large-scale systems. It has become possible to construct a database system. In particular, for satellite images, since the satellites orbit the earth and continue to capture images, the database continues to grow due to the accumulation of such time-series data. In recent years, the launch of commercial high-resolution satellites and the like has increased, and the number of data source satellites itself has increased, so it is inevitable that the database will be enlarged.
そのような大規模な画像データベースを活用するためには、ユーザーが必要とする画像データを効率良く取得する技術が必要である。例えば、特開平11−282861号公報には、衛星画像の属性情報および地図を用いた画像検索ナビゲーション機能に関する従来技術が開示されている。また、特開2001−195565号公報には、目標物の情報をキーとして衛星画像を検索する従来技術が開示されている。 In order to utilize such a large-scale image database, a technique for efficiently acquiring image data required by the user is required. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-282861 discloses a conventional technique related to an image search navigation function using satellite image attribute information and a map. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-195565 discloses a conventional technique for searching for satellite images using target information as a key.
時系列画像データベースの中には、画像上に撮影された様々な目標物の情報、すなわち画像情報が暗示的に蓄積されている。そのような画像情報を効率良く抽出し検索利用できれば、広域環境調査や意思決定支援など、画像データベースの高度な応用が可能になる。しかしながら従来技術では、属性情報を用いて検索対象画像データを絞り込んだり、単一画像上の個別の目標物については検索できたが、目標物の知識情報を用いて、画像上の複数目標物の「状況(コンテキスト)」や、複数撮影時期の画像にまたがる変化状況など「時系列パターン」については情報取得が難しかった。すなわち、大容量の画像データが多数登録されている大規模な画像データベースから、ユーザーが必要とする多種多様な画像情報を効率良く取得することが難しい、という問題があった。本発明では、これらの問題を解決する画像データベース利用技術および画像情報処理システムを提供することを目的とする。 In the time series image database, information of various targets photographed on the image, that is, image information is implicitly accumulated. If such image information can be efficiently extracted and used, advanced application of the image database, such as wide-area environmental research and decision support, becomes possible. However, in the prior art, search target image data can be narrowed down using attribute information, or individual targets on a single image can be searched. However, using knowledge information on a target, multiple target objects on the image can be searched. It was difficult to obtain information on “situation (context)” and “time series pattern” such as a change situation across images at a plurality of shooting periods. That is, there is a problem that it is difficult to efficiently acquire a wide variety of image information required by the user from a large-scale image database in which a large number of large-capacity image data is registered. It is an object of the present invention to provide an image database utilization technique and an image information processing system that solve these problems.
上記目的を解決するため、本願で開示する発明の概要を説明すれば以下の通りである。画像と該画像の位置情報および時間情報を含む属性情報とを対応付けて管理する画像データベースと、目標物の名称と目標物知識とを対応付けて管理する目標物知識データベースと、該目標物知識データベースを用いて該画像上の目標物の情報を抽出する手段と、該画像と該目標物情報とを対応付けて管理する手段と、該目標物情報のインデックスを構築する手段と、検索クエリーを登録する手段と、該目標物知識データベースを用いて該検索クエリーと該目標物情報とを対応付ける手段と、該目標物情報インデックスを用いて該目標物情報を検索する手段と、該目標物情報の検索結果を出力する手段と、該検索結果に対応付けられた該画像を出力する手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above object, the outline of the invention disclosed in the present application will be described as follows. An image database that manages an image in association with attribute information including position information and time information of the image, a target knowledge database that manages an object name and target knowledge in association with each other, and the target knowledge Means for extracting information on a target on the image using a database, means for managing the image in association with the target information, means for constructing an index of the target information, and a search query Means for associating the search query with the target information using the target knowledge database, means for searching for the target information using the target information index, And a means for outputting a search result and a means for outputting the image associated with the search result.
さらに本発明の目標物情報検索手段は、上記目標物知識データベースと上記目標物情報抽出手段とを用いて検索対象の目標物情報を抽出して上記目標物情報インデックスを構築し、該目標物情報インデックスを用いて該目標物情報を検索する手段を備えることを特徴とする。さらに本発明の目標物情報検索手段は、空間解析手段または時空間解析手段を備え、本発明の検索クエリー登録手段は、画像上における目標物の状況に関するクエリー、複数撮影時期の画像にまたがる目標物の時系列パターンに関するクエリー、およびそれらの予約クエリーを登録する手段を備えることを特徴とする。
これらの構成により、画像データベースから画像および画像上の目標物の情報を効率良く取得可能な画像情報処理システムが実現できる。
Further, the target information search means of the present invention extracts target information to be searched using the target knowledge database and the target information extraction means, and constructs the target information index. A means for searching for the target information using an index is provided. Further, the target information search means of the present invention comprises spatial analysis means or spatio-temporal analysis means, and the search query registration means of the present invention includes a query regarding the status of the target on the image, and a target that spans images at a plurality of shooting periods And a means for registering the reservation queries.
With these configurations, it is possible to realize an image information processing system that can efficiently acquire an image and information about a target on the image from an image database.
本発明によれば、画像上における目標物の状況および時系列パターンをキーとして画像情報および画像データを取得でき、大規模画像データベースに蓄積された多数の画像データの効率的な利用が可能となる。また、予約クエリーの登録により、ユーザーが必要とするシーンが得られた場合のみ画像データを精査することができ、広大な画像範囲を効率的に確認することができる。また、一般に大規模な画像データベースでは目標物情報の検索に膨大な処理時間を要するが、本発明によれば、目標物情報インデックスの活用により高速な情報検索が可能となる。これらの効果により、最新状況の把握や過去の類似事例の概観などが可能となり、ユーザーの高度な分析および意思決定を支援できる。 According to the present invention, it is possible to acquire image information and image data using the status of the target on the image and the time-series pattern as keys, and it is possible to efficiently use a large number of image data stored in a large-scale image database. . Further, by registering a reservation query, image data can be examined only when a scene required by the user is obtained, and a vast image range can be confirmed efficiently. In general, a large-scale image database requires a huge amount of processing time to search for target information. However, according to the present invention, a high-speed information search can be performed by utilizing a target information index. These effects make it possible to grasp the latest situation and overview past similar cases, and support advanced analysis and decision making by users.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここで、本願で「目標物」とは地物および移動物体およびそれらの時系列パターンをいい、「地物」とは建築物や道路、植生、海岸線など、「移動物体」とは飛行機や船舶、列車、車両など、「時系列パターン」とは森林伐採や交通量(移動物体の数)の増減などをいうこととする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in this application, “target” refers to features and moving objects and their time series patterns, “features” refers to buildings, roads, vegetation, coastlines, etc. “moving objects” refers to airplanes and ships. A “time-series pattern” such as train, vehicle, etc. means deforestation or increase / decrease in traffic (number of moving objects).
図1は、本発明の一実施形態における機能構成の例を示す図である。システムは2つの基本構成要素、すなわちユーザー端末100と画像情報処理システム101からなる。画像情報処理システム101はさらに、処理管理部110、検索処理部120、知識処理部130、抽出処理部140およびいくつかのデータベースなどの手段からなる。画像情報処理システム101は、ユーザー端末100からの検索クエリー102を処理管理部110にて受け、知識処理部130を経由してクエリー102を解釈し、検索処理部120にて対応する検索処理を実行して、その処理結果103をユーザー端末100に返す。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration according to an embodiment of the present invention. The system includes two basic components, that is, a
処理管理部110はユーザー情報管理部111、データ入出力管理部112、処理履歴管理部113からなる。ユーザー情報管理部111では、ユーザー毎のカスタマイズ状況や処理状況などの情報を管理する。データ入出力管理部112では、ユーザー端末100からの操作入力やクエリー入力を受け付け、それに伴う処理を起動したり、ユーザー端末100への処理結果出力などを行う。さらに、画像データや知識データの投入や更新なども行う。処理履歴管理部113では、抽出処理部140での抽出処理などに関する処理履歴情報を管理し、抽出処理済み時空間範囲および抽出処理に用いた抽出手法または抽出手段のバージョン情報などを一括管理する。これにより、新しい画像データの投入時に、抽出実行すべき処理があるか確認できる。処理履歴情報には、抽出処理のバージョン情報の他、処理実行した時間やユーザー名などを管理しても良い。
The
検索処理部120は管理部121、クエリー処理部122、検索処理エンジン123からなる。これら機能は相互に連携して目標物情報インデックス150の検索処理を実行する。管理部121では、目標物情報インデックス150や検索処理の状況などを管理する。クエリー処理部122では、ユーザー端末100からの検索要求としてクエリーを受け、検索処理内容を適切に解釈して、検索処理エンジン123を起動する。検索処理エンジン123では、目標物情報インデックス150を検索処理して検索結果を返す。ここで、目標物の情報は直接画像から得るのではなく、主に目標物情報インデックス150を用いて検索するため、いわゆる画像検索エンジンではなく、地理情報システム(GIS:Geographic Information System)などの空間解析エンジン、または4次元地理情報システム(4D−GIS:4 Dimensional−GIS)などの時空間解析エンジンを検索処理エンジン123としても良い。時空間解析エンジンをバックエンドに持つ画像検索機能の構成により、強力な時空間解析機能が得られ、目標物の状況や時系列パターンなどをキーとする高度な検索処理が可能となる。
The
知識処理部130は管理部131、クエリー処理部132、知識処理エンジン133からなる。管理部131では、知識データベース151や知識処理の状況などを管理する。クエリー処理部132では、ユーザーから入力されたクエリーの解釈などを行い、ユーザーが意図している目標物を特定して、当該目標物の知識データを取得すべく、知識処理エンジン133を起動する。知識処理エンジン133では、知識データベース151や各種推論エンジンなどを用いてユーザーが必要としている目標物の知識データを特定し、目標物情報インデックス150における適切な検索キーワードを特定して検索処理部120を起動したり、あるいは当該目標物の抽出に適した抽出方法を特定して抽出処理部140を起動するなど、システムの複数機能を連携した処理を実現する。
The
抽出処理部140は管理部141、クエリー処理部142、抽出処理エンジン143からなる。これら機能は相互に連携して目標物情報の抽出処理と目標物情報インデックス150の構築処理を実現する。管理部141では、抽出処理の状況などを管理する。クエリー処理部142では、クエリーの解釈により、知識処理部130などと連携して、ユーザーが必要としている目標物情報の抽出に適した抽出処理方法などを取得して、抽出処理エンジン143を起動する。抽出処理エンジン143では、目標物情報の抽出処理、目標物情報インデックス150の構築処理を実行して抽出結果を返す。また、検索処理部120からの検索依頼だけでなく、ユーザー端末100から直接抽出指示を受けても良い。もちろん、自動の抽出処理だけでなく、手動や半自動の抽出処理を実行しても良い。
The
またデータベース手段では、複数データベースを連携して用いる。目標物情報インデックス150は、各種インデックス情報を効率的に管理する。特に検索処理部120による検索処理では、目標物情報インデックス150を用いて高速な処理を実現する。知識データベース151は、目標物の知識データを蓄積して、抽出処理や検索処理などの基盤情報を提供する。また画像データベース152は大量の画像データを管理できるよう、大規模なデータベースであっても良い。
The database means uses a plurality of databases in cooperation. The
上記構成により、効率的な画像検索システムを実現できる。一般に、画像データの大容量化に伴い、直接画像から目標物情報を抽出して検索処理しようとすると、抽出処理だけで膨大な処理時間が必要となってしまう。また、データベースが大規模になればなるほど、アクセス性能の低下なども問題となる。そこで、目標物情報を抽出した際に目標物情報インデックス150を構築して格納しておき、以降は目標物情報インデックス150のみを用いて検索処理を実行して、画像データ自体には毎回アクセスしないで済む構成とする。これにより、大規模な画像データベース152であっても、必要最小限のアクセスのみで効率的な検索処理が可能となり、システム全体としての処理性能を向上できる。
With the above configuration, an efficient image search system can be realized. In general, as the volume of image data increases, if target information is directly extracted from an image and a search process is attempted, a huge amount of processing time is required only for the extraction process. Also, the larger the database, the more problematic the access performance will be. Therefore, the
また、知識データベース151および知識処理部130を共通基盤とする構成により、検索処理部120と抽出処理部140を連携させ、高度なシステム機能を実現することができる。ユーザーは検索処理と抽出処理の統合について意識することなく、クエリー102のみをインタフェースとして検索処理および抽出処理をシームレスに実行できる。例えば、検索対象データが存在しない場合、検索処理部120は知識処理部130を介して抽出処理部140に画像データからの目標物情報抽出処理を依頼し、抽出処理部140にて抽出処理し動的に生成した目標物情報インデックス150を用いて検索処理することもできる。もちろん、必要に応じて処理管理部110に処理設定情報などを付与し、検索処理のみを実行して抽出処理は実行しないなど、処理制御しても良い。
Further, with the configuration having the
なお、上記システム構成は概念的なものであって、実際には物理的に分割された複数の計算機に限定されるものではなく、同様の構成を備えていれば、一つの計算機上の二つのプロセスとしても良いし、さらには同一計算機上の同一プロセス内の異なるコンポーネントとして実現しても良い。逆に、二つ以上の複数のプロセスまたは計算機に機能を分割して実現することもできる。 Note that the above system configuration is conceptual and is not actually limited to a plurality of physically divided computers. If a similar configuration is provided, two systems on one computer can be used. It may be a process, or may be realized as a different component in the same process on the same computer. Conversely, the function may be divided into two or more processes or computers.
図2は、本発明の一実施形態におけるクエリー登録と検索処理結果の例を示す図である。図2(a)は、「2隻以上の大型船舶が写っている画像」など、画像上における目標物の状況(コンテキスト)をクエリーとした検索処理結果200の例である。目標物情報インデックス150の空間解析により、あたかも画像データそのものを検索したかのように、要求された状況(クエリー条件)を満たす画像を検索できる。この例からも明らかなように、画像上の目標物210とは、空間データにおける地図または図形オブジェクトそのものである。よって、GISなど強力な空間解析機能を持つ検索処理エンジン123をバックエンドで持つ本発明により、目標物の多種多様な状況をキーとした検索処理が可能となる。その他、「大型船舶と小型船舶が同時に写っている画像」や「密集して規則正しく並んでいる建物」など、複雑な状況をキーとした検索処理も可能となる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of query registration and search processing results in an embodiment of the present invention. FIG. 2A is an example of a
また図2(b)は、「船舶交通量が増加した画像」など、複数撮影時期の画像にまたがる目標物の時系列パターンをクエリーとした検索処理結果201の例である。目標物情報インデックス150の時空間解析により、あたかも複数画像そのものを検索したかのように、要求された時系列パターンを満たす画像群を検索することができる。ここで、画像上の時系列パターンは、同一領域を撮影した旧画像と新画像を見つけて、それらを比較評価することで得られる。GISなど強力な時空間解析エンジンをバックエンドで持つ本発明により、目標物の多種多様な時系列パターンをキーとした検索が可能となる。その他、船舶交通量調査を目的とした「一年で船舶が最も多い○○湾の画像」や、「○○が△△になった地域(例:森林が道路に)」や「伐採面積○○ヘクタール以上の森林伐採地域」など、目標物のモデル化を含む複雑なクエリーによる検索処理も可能となる。
FIG. 2B is an example of a
また図2(c)は、「今後○週間以内で、船舶交通量が増加した画像」など、予約クエリーによる検索処理結果202の例である。ここで、クエリーの有効期限を設定することで、有効期限が終了したらユーザーに情報提供して、検索処理内容の見直しやシステム負荷を管理できる。また、ダイアログボックスやメールなどユーザーの利用環境に適したアラーム情報提示方法を、クエリー登録時にあらかじめ設定しても良い。以上のようなクエリーの利用により、ユーザーは目標物や地域状況に関する画像情報を効率良く取得できる。
FIG. 2C is an example of a
図3は、本発明の一実施形態における検索処理内容のイメージの例を示す図である。図3(a)はデータベース空間300と画像データ301の模式図である。データベース空間300は、横方向の空間軸と、縦方向の時間軸からなり、仮想的な時空間を形成している。画像データ301は撮影された地球上の位置や時間に応じて、データベース空間300における適切な場所に対応付けられ管理される。もちろん、ここで示した画像データ301は、上記の目標物情報インデックス150上の目標物情報の集合により代替できる。図3(b)は、本発明の特徴の一つである、状況クエリーによる検索結果302である画像データを強調表示した模式図である。また、図3(c)は、状況検索の概念をさらに拡張して、時系列パターンを検索し、検索された時系列パターン303とパターンを構成する画像データを強調表示した模式図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image of search processing content according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a schematic diagram of the
以上の例では、データベース全体から画像を検索しているため、思いもかけない結果が思いもかけない時間や場所で偶然得られる可能性がある。しかしながら、データベースが大規模になればなるほど処理に膨大な時間を要する、という問題がある。そこで、図3(d)から(f)を用いて、本発明の特徴の一つである、優先順位の指定による検索処理のイメージを説明する。図3(d)は、時間優先304を指定し、検索対象となるデータベース範囲と画像データを強調表示した模式図である。これにより、「過去一年間での画像データ検索」などが可能となる。図3(e)は、時間優先のなかでも特に「各地域における最新の画像データのみ」という最新優先305を指定し、検索対象となるデータベース範囲と画像データを強調表示した模式図である。最新の画像情報を必要とする用途は多く、それをサポートすることで、効率的なデータベース利用が可能となる。図3(f)は、空間優先306を指定し、検索対象となるデータベース範囲と画像データを強調して表示した模式図である。例えば「日本、アジア地域、世界」あるいは「世界中の空港から」などと地図データまたはユーザー作図データなどを用いて優先設定できる。なお、従来技術のSQL(Structured Query Language)のように「処理結果の並び換え順」を規定するのではなく、「処理自体の順序」を規定可能とし、さらに任意のユーザー制御を可能とすることで、大規模なデータベースを用いた長時間処理を必要とするアプリケーションについても、実利用に耐える処理とすることができる。
In the above example, since the image is searched from the whole database, an unexpected result may be obtained by chance at an unexpected time or place. However, there is a problem that the larger the database, the more time is required for processing. Therefore, an image of search processing by specifying the priority order, which is one of the features of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 3D is a schematic diagram in which
図4は、本発明の一実施形態における知識データベースの構成の例を示す図である。知識データベース151は、目標物に関する知識を蓄積して管理するデータベースである。知識は知識データ402として記述され、対象とする目標物に関する様々な情報を関連付けて管理する。例えて言えば、知識データベースとは辞書のようなものであり、知識データは単語に相当するものであるといえる。知識データ402は、目標物の分類体系やクラス構成により相互に関連付けられ、ツリー構造またはグラフ構造などとして体系的に管理される401。さらに、子ノードの知識データを集約して新たな知識データを生成でき、それを拡張知識データ403として親ノードに付与することで、目標物に関する知識の拡張が可能となる。例えば、個別目標物の特徴量を平均化した共通知識データを生成して、親ノードの知識データとして保持しても良い。これにより、抽出処理の際に親ノードの知識データをチェックするだけで、全ての子ノードをたどって試行錯誤することなしに、当該目標物に該当するか否かを判断でき、処理効率化が可能となる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of the knowledge database in one embodiment of the present invention. The
さらに、親ノードの知識データを直接利用した抽出処理なども可能となる。例えば、全航空機をキーにして検索または抽出する、などである。ここで、知識データベース151および知識データ402は、可変長レコードに対応したデータベースとデータとする。例えば、容易に拡張が可能なXML形式のデータを扱うデータベースとすれば良い。固定長ではなく可変長とすることで、新しい知識が追加または獲得された場合に、その知識を自由にデータベースに追加拡張できる。また、知識データは汎用のデータ形式で記述されているため、その解釈方法によっては異なるツリー構造やグラフ構造として構成できる。ユーザーが指定した任意の分類体系に応じて動的に構造を変更し、ユーザーの理解しやすい形式で情報提示を行うことで、様々な利用形態に即したシステムを提供できる。また、知識データベースは、独自のデータベースとして構築しても良いが、判読見本などを蓄積した既存の判読データベースなどを用いても良い。この場合、判読見本を抽出処理のモデルとして用いることができる。もちろん、単に複数画像を蓄積しただけのデータベースや、抽出ルールを格納したルール・ベースのような、シンプルな構成としても良い。
Furthermore, an extraction process using the knowledge data of the parent node directly is also possible. For example, searching or extracting using all aircraft as keys. Here, the
図5は、本発明の一実施形態における知識データの構成の例を示す図である。知識データ402では、目標物の名前やキーワードまたはIDなどのクラス情報501と、目標物の詳細を示す属性情報502などを対応付けて管理できる。さらに本発明の特徴として、当該目標物の抽出処理を実現するルールや、当該ルールに含まれるテンプレートなどのモデルなど、抽出手段503も知識として管理することができる。これにより、目標物とその抽出処理に適した処理方法またはプログラムを関連付けることができ、知識データベース151を各種処理に利用可能な基盤機能とすることができる。例えば、検索処理部120や抽出処理部140では、ユーザーからのクエリーを解釈して、名前やキーワードなどから実際の処理にマッピングする必要があるが、本知識データにて名前を共通管理することで、全ての処理の一貫性を保つことができる。また、サンプル画像も複数管理でき、これらを用いて目標物に関する知識を獲得して、モデルを更新しても良い。例えば、目標物の輝度特徴量などは、比較的簡単に獲得できる知識であるが、抽出処理においては有効な手がかりとなる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the structure of knowledge data in one embodiment of the present invention. In the
さらに、本発明では、画像データの種別毎に特有のルールおよびモデルおよびサンプル画像などを目標物知識として個別に管理することができる。これにより、様々な種別の画像データに応じた最適な抽出処理を実現できる。モデルについて例を挙げると、光学系画像および全種別の画像に共通するモデルとして、目標物の詳細形状を示すCAD(Computer Aided Design)データや図面データなどの非画像データや、それらをスキャンした画像データなどを用いることができる。モデルの実例としては、特許文献3のテンプレートなどを用いても良い。また、ハイパースペクトル画像などに対しては、目標物の表面物質に関するスペクトルライブラリのデータを保持しても良い。あるいは、スペクトルライブラリを別個のデータベースとして管理し、そのデータに対するポインタやIDなどを保持しても良い。また、SAR(Synthetic Aperture Radar)などのレーダー画像に対しては統計モデルなど、全く異なるモデルを統一的に扱うことができる。もちろん、シンプルなモデルとして抽出処理のパラメータなどを記述しても良い。
Furthermore, in the present invention, rules and models specific to each type of image data, sample images, and the like can be individually managed as target knowledge. Thereby, the optimal extraction process according to various types of image data can be realized. As an example of the model, as a model common to the optical system image and all types of images, non-image data such as CAD (Computer Aided Design) data indicating the detailed shape of the target object, drawing data, or an image obtained by scanning them Data etc. can be used. As an example of the model, the template of
また、特に時系列パターンについては、移動物体と地物では、「移動」と「形状変化」など時間の解釈または意味の観点からモデルが異なるため、目標物の種別毎に適切なモデルを区別して扱える知識データ構成とする。また、単なるモデルの集合ではなく、ルールによりモデルの利用方法まで記述することで、より有効な知識データを構成できる。例えば、移動物体など形状を特定できる目標物については、図面やサンプル画像からテンプレートを生成し、それをモデルとして画像データ上をテンプレート探索するというルールにより、抽出処理を実現できる。また、地物など形状に幅がある目標物については、図面やサンプル画像から特徴量(形状、スペクトル、テクスチャ、コンテキストなど)を生成し、それをモデルとして画像データ上を特徴量マッチングするというルールとすれば良い。また、モデル側からのアプローチだけでなく、画像データ側についても、撮影時の属性情報などを用いて太陽方位や太陽高度から影の状況を推定し、それらも考慮して抽出処理するなど、より高度なモデルまたはルールとしても良い。 In particular, for time-series patterns, moving objects and features have different models in terms of time interpretation or meaning, such as “movement” and “shape change”. A knowledge data structure that can be handled. Also, more effective knowledge data can be configured by describing not only a set of models but also a model usage method by rules. For example, for a target such as a moving object, an extraction process can be realized by a rule that a template is generated from a drawing or a sample image and a template search is performed on the image data using the template as a model. In addition, for targets that have a wide range of shapes, such as features, a rule is to generate feature values (shape, spectrum, texture, context, etc.) from drawings and sample images, and use them as models to match feature values on image data. What should I do? In addition to the approach from the model side, on the image data side, the shadow situation is estimated from the sun direction and the solar altitude using the attribute information at the time of shooting, etc. It may be an advanced model or rule.
ここで、自動またはユーザーが手動で目標物を抽出したり認定する際に、その状況をモニタリングして、必要に応じてサンプル画像やルール、あるいはモデルを更新しても良い。これにより、シンプルな構成ながら、ユーザーが利用すればするほど知識が蓄積されていき、成長する知識データベース151を実現できる。例えば、サンプル画像更新の例としては、抽出した目標物領域の輝度特徴量から画像が明瞭であると判断された場合や、これまで取得した目標物と異なる色(スペクトル)特性を持っていた場合など、抽出処理の参考になりやすい画像を取得できる。ルール更新の例としては、地域毎の特徴量を取得して蓄積することで、環境が全く異なる地域に適した目標物抽出ルールを構築できる。例えば、AA地域の道路はアスファルトからなり、BB地域の道路は土壌からなる、などである。モデル更新の例としては、モデルをテンプレートとして用いた処理におけるエッジ特徴量のマッチングの度合いによって、特に一致度が高いエッジ領域の重み係数を増加する、などである。もちろん、ユーザーが手動で知識を更新しても良いことは言うまでもない。
Here, when the target is automatically extracted or certified by the user, the situation may be monitored, and the sample image, rule, or model may be updated as necessary. As a result, the
また、処理結果に対してユーザーが評価レベル(A:最適、B:適当、C:参考、D:不適)などを付与し、次回以降の処理において、この情報を処理結果と合わせて出力することで、判断材料として活用しても良い。これにより、不適が多発する場合は、知識データ(抽出処理パラメータ、ルール等)を見直して更新したり、最適な場合はその結果を次回も優先して参照するようなフィルタ効果が得られる。また、知識データ402の更新については、知識データベース151自体を直接更新しても良いが、ユーザー毎に独自に更新情報を保持しても良い。具体的には、ユーザー毎に設定情報を保持できる手段を設け、その設定情報上で、更新処理により生じた知識データベースとの差分情報を管理していく。これにより、ユーザー毎にカスタマイズされた知識データベースを用いることができ、検索または抽出の処理内容も個別にカスタマイズできる。ユーザー設定情報については、知識データベース側(管理部131など)で管理しても良いが、知識データベース151は全ユーザー共通のものとし、処理管理部110のユーザー情報管理部111にて管理しても良い。以上のような構成により、抽出処理実験など試行錯誤の過程を経て、ルールやモデルを拡張していくことで、ユーザーのニーズに適合した画像情報処理システムを実現することができる。
In addition, the user assigns an evaluation level (A: optimal, B: appropriate, C: reference, D: inappropriate) to the processing result, and outputs this information together with the processing result in the subsequent processing. Therefore, it may be used as a judgment material. As a result, a filter effect can be obtained in which knowledge data (extraction process parameters, rules, etc.) is reviewed and updated when improperness occurs frequently, or when the result is optimum, the result is referred to preferentially next time. As for the update of the
図6は、本発明の一実施形態における目標物情報インデックス150の例を示す図である。大別して、目標物情報を蓄積するテーブル600と、テーブル内の各項目に関するインデックスから構成される。画像および目標物のデータ蓄積が進むにつれテーブル600は大規模になっていくため、検索に頻繁に利用される各種項目についてインデックスを付与する。これにより、各種項目の昇順または降順など、適切な順序で効率的に処理実行できる。例えば、目標物種別についてインデックス601を付与すれば、特定目標物に着目した検索処理を高速化できる。また、画像IDについてインデックス602を付与すれば、画像単位での状況や時系列パターンに着目した検索処理を高速化できる。また、目標物の位置に関するインデックス603を付与すれば、特定の領域や国などに着目した検索処理を高速化できる。具体的には、経度昇順などのシンプルなインデックスとしても良いし、4分木などの空間検索インデックスを構築しても良い。さらに、国別や地域別など、頻繁に使われる特殊なインデックスを構築しても良い。また、目標物時間についてインデックス604を付与すれば、時間に着目した検索処理を高速化できる。ここで、目標物が撮影された時間などの情報は、画像IDから画像属性情報をたどれば取得できるが、頻繁に検索利用するため、ここで示したように、あらかじめ目標物情報側でインデックス化して保持しても良い。その他、いずれの項目についても、インデックス付与しておいても良い。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the
さらに、目標物の位置と時間の情報については、テーブルおよびインデックスを時空間地理情報システム(4D−GIS)により管理しても良い。例えば、特許文献4に開示された図形データ管理方法などを採用することで、データ容量を圧縮しつつ、かつ時間変化解析などに利用しやすい地図データベースを構築することができる。逆に、インデックス全体を4D−GISにて構築し、IDやその他の非地図要素などは地図図形データの属性情報として実装しても良い。これにより、時空間解析エンジンをインデックスに含む構成とすることができ、複雑な空間解析の実行時におけるメモリ空間の節約などにより、検索処理の高性能化が可能となる。また、ユーザーおよび他処理部にとっては、複雑な空間解析処理が隠蔽され、処理および操作の実施が簡便になるというメリットがある。 Further, for the position and time information of the target, the table and index may be managed by a spatiotemporal geographic information system (4D-GIS). For example, by adopting the graphic data management method disclosed in Patent Document 4, it is possible to construct a map database that is easy to use for time change analysis while compressing the data capacity. Conversely, the entire index may be constructed by 4D-GIS, and IDs and other non-map elements may be implemented as attribute information of map graphic data. As a result, the spatio-temporal analysis engine can be configured to be included in the index, and the search processing performance can be improved by saving memory space when executing complex spatial analysis. In addition, for the user and other processing units, there is an advantage that complicated spatial analysis processing is concealed, and execution of processing and operation becomes simple.
ここで、目標物IDや画像IDはURI(Uniform Resource Identifiers)などとして記述することで、複数の計算機やデータベースに分散して管理できるようにしても良い。これにより、項目毎に別個の計算機やデータベースに分散して管理し、処理要求内容に応じて複数データベースにて分散処理することも容易に可能となる。また、計算機またはデータベースの資源追加などシステム構成を一部変更しなければならない場合でも、変更箇所に対応するURIを適切に置き換えるだけで済み、スケーラビリティの高いシステムを提供できる。もちろん、置き換えが生じないURI設計としても良いことは言うまでもない。 Here, the target object ID and the image ID may be described as URI (Uniform Resource Identifiers), etc., so that they can be distributed and managed in a plurality of computers and databases. As a result, it is possible to easily manage each item separately in separate computers and databases, and to perform distributed processing in a plurality of databases according to the processing request contents. Further, even when a part of the system configuration needs to be changed such as addition of a computer or database resource, it is only necessary to appropriately replace the URI corresponding to the changed part, and a highly scalable system can be provided. Of course, it goes without saying that a URI design that does not cause replacement may be used.
図7は、本発明の一実施形態における目標物抽出確度情報の例を示す図である。抽出確度情報700は、目標物の抽出が完全ではなく、人が目視で確認しても認識に誤りがあり得る、という前提に立ち、複数の目標物である可能性を記述できるようにしたものである。これにより、航空機目標物において、「AA社のBB機種であることは間違いないが、CC型番かDD型番か詳細については不明。もしかするとEE機種の可能性もある」といった非常に詳細な目標物状況を記述できる。また、人手で認定作業を行い、「これは間違いなくCC型番である」と認定された場合には、以降の目標物抽出処理では、当該領域は処理スキップしても良い。構成としては、複数の目標物情報を関連付けて管理できる仕組みと、目標物抽出の際の抽出確度情報(特許文献3参照)を保持する仕組み、さらに認定情報を保持する仕組みを備えれば良い。認定情報については、認定されたことを示すフラグ情報や、認定したユーザーの情報や認定日、抽出処理のバージョン情報などを記述しておいても良い。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of target extraction accuracy information according to an embodiment of the present invention. The
図8は、本発明の一実施形態における処理画面の例を示す図である。処理画面800は処理に関する情報をユーザーに提供するもので、複数のサブ・ウィンドウから構成される。処理操作ウィンドウ801は、処理開始や処理終了などのユーザー操作を受け付けるマンマシン・インタフェースを提供する。また、長い時間を要する処理に対し、一時停止や処理再開などのユーザー操作を受け付けるマンマシン・インタフェースを提供しても良い。ユーザー操作の入力は、主にマウスなどのポインティング・デバイスにより実行されるが、もちろんキーボードや各種入力インタフェースを用いても良い。処理内容ウィンドウ802は、検索要求(クエリー)や抽出処理コマンドなど、現在実行中あるいは実行しようとしている処理の内容を示す情報をユーザーに提供する。また、処理内容を提供するだけでなく、ユーザーからの処理内容の入力やその修正などを受け付けても良い。処理状況ウィンドウ803は、処理の進行状況などを示す情報をユーザーに提供する。これにより、長い時間を要する処理の過程でも、処理状況の適切な把握が可能となる。処理結果ウィンドウ804は、処理の結果を示す情報をユーザーに提供する。特に、長い時間を要する処理では、処理の過程で得られた処理結果を逐次追加し出力しても良い。処理結果の追加出力による処理結果ウィンドウのサイズ拡大に対応するため、スクロール・バーなどのマンマシン・インタフェース805を備えても良い。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a processing screen in one embodiment of the present invention. The
以上述べた複数ウィンドウを組み合わせた処理画面800の構成により、処理の過程における各種処理情報のユーザーによる閲覧と、それに対応した臨機応変なユーザー操作が可能となる。例えば、全体状況など処理状況を把握しつつ、処理結果を閲覧することができる。これにより、必要に応じて処理を一時停止または停止して処理内容を修正し、さらに処理再開したり再度最初から処理開始するなど、思考錯誤を伴う処理の選択実行が可能となる。例えば、あるクエリーを短期間かつ狭い範囲に対してテスト実行して、得られた結果を即座にチェックし、満足のいく処理結果であれば、残りの画像データベース全体についてのジョブを追加投入できる。また、得られた結果が満足のいかない結果であった場合には、すぐにジョブをキャンセルし、モデルやルールなどを微調整して、再度テストすることができる。また、複数ウィンドウの組み合わせ構成については、必要に応じて任意の組み合わせを選択して画面構成を整理したり、利用シーンに応じてユーザーが必要と思われるウィンドウのみに絞って提供しても良い。例えば、システム利用状況の監視のため処理状況ウィンドウのみ表示して処理操作ウィンドウは表示しない、または処理結果ウィンドウなど特定のウィンドウのみを表示する、などである。
With the configuration of the
図9は、本発明の一実施形態におけるクエリー生成の例を示す図である。以下の説明により得られたクエリーを前述の処理内容ウィンドウ802に表示すれば、処理内容を的確に把握できるようになる。クエリーは、従来技術のSQLのような文字列形式のクエリー900としても良いが、検索キーのサムネイル画像902などを含むビジュアル形式のクエリー901としても良い。これは、XMLやHTMLなどの記述形式により容易に実現可能だが、複雑なクエリーを明瞭に表現でき、検索キー画像の誤りなども未然に発見しやすくなるなどの効果がある。さらに、モデリング・ツールを提供して、例えばユーザーがリストボックスから候補を選択するだけで、高度なクエリーを簡便に設定できる選択ツール903を用意しても良い。これはサムネイル画像902だけでなく、頻繁に利用されるキーワード904などにも利用しても良い。特に、状況(コンテキスト)や時系列パターンなどパターンクエリー910の記述は複雑になりやすいため、状況の選択ツール914や、時系列パターンの選択ツール911などを用意しても良い。状況選択ツール914については、状況関数選択ツール915などを用意しても良い。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of query generation according to an embodiment of the present invention. If the query obtained by the following description is displayed in the
例えば、「Num(*)」は目標物*の数を取得する関数、「Area(*)」は目標物*の面積を取得する関数、「Within(*)」は目標物*が他の地図データなどに含まれているか否かを示す関数、などである。具体的には、画像上の船舶数をクエリーに用いる場合には、「船舶数(*)::=Num(Model:Ship)」のように船舶モデルの数を取得するよう定義して用いても良い。また、時系列パターンの場合には、上記状況選択ツール914に加え、さらに2画像間の関係設定ツール912や、その時間間隔の設定ツール913などを用意しても良い。特に関係設定ツール912については、上記状況関数選択ツール915の「Num(船舶)」などの定義を利用して、さらに「船舶数(旧)<船舶数(新)」(船舶数が増加)や「船舶数(旧)>船舶数(新)」(船舶数が減少)などの時系列パターンのクエリーを選択設定により記述可能とする。ここで、「旧」は旧画像データ、「新」は新画像データを示す。
For example, “Num (*)” is a function for acquiring the number of target objects *, “Area (*)” is a function for acquiring the area of the target object *, and “Within (*)” is a function * for which the target object * is another map. A function indicating whether or not the data is included in the data. Specifically, when the number of ships on the image is used for the query, it is defined and used to acquire the number of ship models, such as “Number of ships (*) :: = Num (Model: Ship)”. Also good. In the case of a time series pattern, in addition to the
また、それらの間にあるのは「演算子」で、例えば、「<」は目標物の増加、「>」は目標物の減少、「≒」は目標物がほぼ同等、「Max」は目標物の数が最大、「Min」は目標物の数が最小、などのシーンまたは時系列パターンを表す。また、「<モデル>」などとして、知識データベースに格納された特定のモデルを利用しても良い。例えば、「森林伐採::=植生指数が著しく減少」などの定義モデルを用いれば、「旧<森林伐採>新」は2時期画像間の植生指数を比較して著しく減少している場合に条件を満たし、検索結果に追加される。もちろん、上記の例は、複数内容を組み合わせて、より高度なクエリーとしても良い。また、時系列パターンの検索など、結果に複数画像が含まれる可能性のあるクエリーでは、新旧いずれの画像データを出力するかなども、クエリーに記述しても良い。また、必要に応じて、ビジュアル形式クエリー901を文字列形式クエリー900に変換して利用しても良い。
Between them is an “operator”. For example, “<” is an increase in the target, “>” is a decrease in the target, “≈” is almost the same as the target, and “Max” is the target. “Min” represents a scene or time-series pattern in which the number of objects is maximum and “Min” is the minimum number of objects. A specific model stored in the knowledge database may be used as “<model>” or the like. For example, if a definitive model such as “Deforestation: == Significantly decreased vegetation index” is used, “Old <Forest Logging> New” is a condition when the vegetation index between two images is significantly decreased. Is added to the search results. Of course, the above example may be a more advanced query by combining a plurality of contents. In addition, in a query in which a plurality of images may be included in the result, such as a time series pattern search, the new or old image data to be output may be described in the query. Further, if necessary, the
図10は、本発明の一実施形態における優先順位設定画面の例を示す図である。図9ではクエリー処理の内容について設定したが、さらに以下の手段によりクエリー処理の優先順位を設定できる。優先順位の設定には煩雑な時空間操作が必要となるため、ここで示すような、ユーザーにとって理解しやすい設定手段を提供することが重要である。優先順位設定画面1000は、詳細設定ウィンドウ1001、コマンド操作ウィンドウ1006、設定リスト・ウィンドウ1007の3つの画面からなる。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a priority order setting screen according to an embodiment of the present invention. Although the contents of the query processing are set in FIG. 9, the priority of query processing can be set by the following means. Since setting the priority order requires complicated spatiotemporal operations, it is important to provide a setting means that is easy for the user to understand, as shown here. The
詳細設定ウィンドウ1001は、時間または空間または属性情報を用いた優先順位の設定を効率良く実現する。時間設定ウィンドウ1002は、特に本発明の特徴である、各領域における「最新データ」を指定可能とする。これにより、煩雑な設定操作なしに、地域の最新状況のみを検索対象とすることができる。ここで、本機能を効率的に実現するため、画像データを画像データベース152に投入する際に、対象地域の最新データであるか否かを判定して、最新データであることを示すフラグ情報をあらかじめ画像データベース152上に保持しても良い。また、特定の開始時間または終了時間または時区間などを指定したり、屋外の画像で重要な「日中のみの画像を用いる」といった処理設定を指定できる手段を提供しても良い。また、図中には年月日のみの例を示したが、もちろん時間を入力可能としても良い。その際、世界標準時間と地方標準時間の変換機能を設けても良い。また、上記複数機能は組み合わせて用いても良い。
The
例えば、「最新データかつ過去一年間の画像」といった設定を可能とすれば、「ここ数年間、画像が撮影されていない地域があるが、そこの画像は最新であっても処理対象としない」といった応用が可能となる。空間設定ウィンドウ1003は、地図上でのユーザー作図1004により、グラフィカルに処理対処範囲を設定できる。また、後述の地図データベース1302に登録された地図データなどをリスト化し、それを選択可能とすることで、簡便な空間設定が可能となる。例えば、「自国、近隣諸国、○○地域」「世界の主要空港」「世界の主要港」など、頻繁に利用する地図データを登録しておけば良い。以上述べたように、画像システムと地図システムの情報を統合することで、検索や抽出の処理精度を向上させることができる。属性設定ウィンドウ1005は、属性情報を元に、リストの選択といった簡便な操作により、優先的に処理したいデータに関する情報を設定できる。また、処理対象データの絞り込みにも有効であることは言うまでもない。
For example, if it is possible to set “latest data and images from the past year”, “There are areas where images have not been taken for the past several years, but those images are not subject to processing even if they are the latest.” Application is possible. The
コマンド操作ウィンドウ1006は、前述の詳細設定ウィンドウ1001で選択設定した内容を、後述の設定リスト・ウィンドウ1007のリストに追加したり、逆にリストから削除したり、設定処理終了およびキャンセルするマンマシン・インタフェースを備える。ここで、複雑な優先順位設定に対応するため、設定処理終了時に自動で設定内容に矛盾がないかチェックする機能を設けて、矛盾が検出された場合にはユーザーに警告情報を提示しても良い。また、設定リスト・ウィンドウ1007は、前述の設定や操作により登録されたリストを表示する。また、リスト中の各項目をマウスドラッグにより移動して優先順位を上下したり、コマンド操作ウィンドウ1006や詳細設定ウィンドウ1001と連動して内容修正しても良い。ここで、複数の項目が登録された長いリストのような複雑な優先順位設定であっても、誤って同じ画像データに対して重複処理しないよう、処理履歴管理部113にて処理済み画像については処理ログ情報を保持し、処理実行前にこれらをチェックして処理済みの場合にはスキップする機能を設けるなど、適切に処理管理しても良い。これらの機能により、大規模な画像データベースであっても、効率的な処理が可能となる。
The
図11は、本発明の一実施形態における処理状況ウィンドウの例を示す図である。処理状況ウィンドウ803は、処理の進行状況や残り処理量など処理状況情報を把握しやすい形態でユーザーに提供する。例えば、図11(a)に示す処理済データベース範囲1100の例は、画像データベース152または目標物情報インデックス150の全体に対する処理済み割合などを出力することで、処理済み量を明示した例である。また、図11(b)に示す処理時間1101の例は、非常に長い処理であってもユーザーが効率良く作業できるよう、予想処理時間を明示した例である。また、図11(c)に示すキャラクター画面イメージ1102の例は、処理済み時空間範囲を整理して出力することで、処理の全体状況把握を可能とする例である。キャラクター端末などで状況を表示する場合にも適用可能である。また、図11(d)に示すグラフィック画面イメージ1103の例は、グラフィカルで理解しやすい情報提示により、処理結果の概観性を高めた例である。以上述べた処理状況ウィンドウの構成により、処理済み空間範囲や時間範囲、またはデータベース範囲に関する情報を適切に把握でき、以後の処理や操作に関する適切な意志決定が可能となる。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a processing status window according to an embodiment of the present invention. The
図12は、本発明の一実施形態における処理結果ウィンドウの例を示す図である。処理結果ウィンドウ804は、処理結果の数や内容など、処理結果情報を把握しやすい形態でユーザーに提供する。図12(a)に示す処理結果サムネイル出力1200の例は、サムネイル画像1201を含めて処理結果を出力することで、特に画像データ単位での処理状況把握を可能とする例である。もちろん、サムネイル画像のみを出力しても良いし、得られた目標物のシンボル1202や範囲1203などの情報をサムネイル画像上に合わせて出力しても良い。また、当該画像データの属性情報などを用いて関連情報1204を出力しても良い。また、画像属性情報から位置情報を取得し、地図データとの重畳解析により、地域名称などの関連情報1204を出力しても良い。また、図12(b)に示す処理結果リスト出力1205の例は、テキスト形式で処理結果を出力することで、処理結果の一覧性を高めた出力例である。画像取得センサや撮影日時、撮影場所など画像に関する情報、あるいは目標物の数や状況などの情報を出力しても良い。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a processing result window in one embodiment of the present invention. The
また、図12(c)に示す処理結果地図出力1206の例は、地域状況に着目した処理結果把握を可能とする例である。地図は自由に拡大縮小でき、任意の範囲について表示できる。特に、現在登録している空間優先の設定に応じて、ウィンドウ範囲を自動で変更しても良い。これらは、従来のクエリー言語と同様に、全ての処理が終わってから最後にまとめて結果を出力しても良いが、処理途中でも結果を順次出力して閲覧可能としても良い。これにより、処理結果の数が不明となるため、処理結果をスクロールするマンマシン・インタフェース805を用意し、ウィンドウのサイズを可変としても良い。また、処理途中でも処理結果を詳細に確認できるよう、各処理結果に選択インタフェース1207を設け、ユーザーの選択操作により詳細結果を別ウィンドウなどで表示しても良い。ここで、個々の処理結果が得られ次第、順次出力していくと、時間優先や空間優先など、処理実行時に指定された処理優先順位に応じた結果出力が得られる。または、検索クエリーへの適合度順により処理結果を並べ替えるなどして出力しても良い。
Further, the example of the processing
図13は、本発明の一実施形態におけるデータベース・ハードウェア構成の例を示す図である。画像データベース152が大規模化していくと、単独のデータベースでは容量が不足してしまう状況が想定され、スケーラビリティを考慮したシステム基本設計とする必要がある。本発明では、目標物情報インデックス150など複数のデータベースを連携して用いることで、画像データベース本体への負荷を分散させることができ、システム構成の面からも望ましい性質を備えている。一般に、ディスク系など高速な画像データベース1300は比較的容量が小さいという制約があり、逆に媒体系など大容量の画像データベース1301は処理が低速であるという制約があることが多い。これらハードウェアを適切に組み合わせてシステムを実現するため、頻繁に使う画像データは高速な画像データベース1300に格納し、それ以外のあまり使われないデータは大容量データベース1301に格納しておく、といった運用が必要である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a database hardware configuration according to an embodiment of the present invention. As the
本特許の特徴の一つとして、目標物情報インデックス150を画像データベース検索のフロントエンドに用いるため、これも高速なデータベースに格納することで、高スループットのシステムとすることができる。ただし、目標物情報インデックス150のみを用いて検索処理できても、最終的には画像データベースにアクセスして画像データ自体を閲覧することが必要になる。そこで、目標物情報インデックス150において、検索結果と関連付けられている画像データが大容量データベース1301中に格納されていると検知した場合、該大容量画像データベース1301に対しメッセージ1310を送信し、高速データベース1300へ画像データをあらかじめ転送1311しておいても良い。ただし、高速画像データベース1300のディスク容量には上限があるため、データベースが飽和状態となることが予想される場合、逆に大容量データベース1301側にバックアップを転送1312しておくことができる。
One of the features of this patent is that the
これを検索処理が進む過程で自動的に実行することで、ユーザーが利用する際には既に高速アクセスが可能なデータベース位置に画像データが存在している、という高性能な画像情報処理システムとすることができる。また、その他の地図データベース1302なども画像データと同様の構成としても良い。また、ネットワークを介して遠隔地にある複数データベースを用いても良い。その際には、ネットワーク的に遠い位置にあるデータベースを低速なデータベースとして扱っても良い。
By performing this automatically as the search process progresses, a high-performance image information processing system can be obtained in which image data already exists at a database location that can be accessed at high speed when the user uses it. be able to. The
図14は、本発明の一実施形態におけるネットワーク・サービスの例を示す図である。これまで述べたシステムをネットワーク1400に接続して入出力機能を設ければ、ネットワーク・サービスを提供可能となる。例えば、ネットワーク・ブラウザなどからの操作入力によりクエリー1401を受け付けて検索処理結果を閲覧提供しても良いし、または予約クエリー1401を受け付けて、処理結果の出力はメールなどによる通知1402として送付しても良い。これにより、ネットワーク接続が確立されていないユーザーからの予約クエリーに対しても、適切な出力が可能となる。その際、クエリーの数や長さ、あるいは画像一枚あたりの予想処理時間などを基に、ユーザーの利用状況を概算できる。該ユーザー利用状況は単なるシステム統計情報として用いても良いが、その情報を基に計算資源の利用制限を設けたり、ユーザーに課金しても良い。 最後に、本発明の主な処理の流れを示す。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a network service according to an embodiment of the present invention. If the system described so far is connected to the
図15は、本発明の一実施形態における目標物情報検索処理と目標物情報抽出処理の連携処理フローの例を示す図である。検索クエリーが入力されると、まず最初に処理結果を初期化するS110。クエリー内容を解釈しS111、さらに知識処理部に問い合わせて目標物情報およびそのインデックスを特定するS112。以降、検索対象データが有りキャンセル指示が無い限り、サブルーチンSub1をループ処理するS113。サブルーチンSub1では、優先順位のリストをたどり、処理対象となる現在の優先順位の設定を取得しS120、処理対象となるデータが有る限り、サブルーチンSub2をループ処理するS121。なお、複雑な優先順位の内容解釈を毎回回実行しないで済むよう、クエリー解釈S111の時点であらかじめ優先順位データをリスト化しておき、ここではそのリストを順番にたどるのみとしても良い。サブルーチンSub2では、処理履歴情報および目標物情報インデックスのデータを確認しS130、抽出処理が必要か判定するS131。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a cooperative processing flow of target information search processing and target information extraction processing according to an embodiment of the present invention. When a search query is input, first, a processing result is initialized (S110). S111 interprets the query content, and further inquires the knowledge processing unit to identify target information and its index S112. Thereafter, as long as there is search target data and there is no cancel instruction, the subroutine Sub1 is loop-processed S113. In the subroutine Sub1, the priority order list is traced, the current priority order setting to be processed is acquired, S120, and as long as there is data to be processed, the subroutine Sub2 is loop processed S121. It should be noted that priority order data may be listed in advance at the time of query interpretation S111 so that complicated interpretation of the contents of the priority order is not executed each time, and only the list may be traced here. In the subroutine Sub2, the processing history information and the target information index data are confirmed S130, and it is determined whether extraction processing is necessary S131.
目標物情報が未抽出でインデックスが未構築の場合のみ、図16にて後述する目標物情報抽出処理を実行しS132、処理履歴情報を格納するS133。そして、目標物情報インデックスをたどって入力クエリーの条件に合うデータを時空間解析エンジンなどを用いて検索処理しS134、その処理履歴を格納してS135、処理結果を返す。以上のフローにより、目標物情報抽出処理との連携による目標物情報検索処理が実現可能となる。これにより、目標物情報インデックスが存在しない画像データが画像データベース中にあった場合でも、動的にインデックス構築して処理継続でき、システム全体としての挙動および検索機能を安定化できる。なお、抽出処理などの過程で問題が生じた画像については、無理に自動処理せず、一時待機キューまたは処理キューの最後尾などにデータを移動して、ユーザー判断をあおいでも良い。 Only when the target information has not been extracted and the index has not yet been constructed, a target information extraction process described later with reference to FIG. 16 is executed, S132, and processing history information is stored S133. Then, the target information index is traced and data matching the input query condition is searched using a spatio-temporal analysis engine or the like, S134, the processing history is stored, S135, and the processing result is returned. With the above flow, it is possible to realize target information search processing in cooperation with target information extraction processing. As a result, even when image data without a target information index exists in the image database, it is possible to dynamically build an index and continue the processing, and to stabilize the behavior and search function of the entire system. It should be noted that an image in which a problem has occurred during the extraction process or the like may not be forcibly automatically processed, and data may be moved to a temporary standby queue or the end of the processing queue to make a user decision.
図16は、本発明の一実施形態における目標物情報抽出処理フローの例を示す図である。抽出クエリーが入力されると、まず最初に知識処理部に問い合わせて対象となる目標物の抽出手法を取得しS200、得られた抽出手法を用いて抽出処理を実行するS201。例えば、特許文献3に記載の抽出方法などを用いることができる。さらに、目標物情報テーブルを更新しS202、目標物情報インデックスを更新するS203。また、認定作業を行う設定が登録されている場合にはS204、認定情報を付与する処理を行うS205。なお、認定情報の付与については、処理管理部にてユーザーの設定状況を管理し、必要に応じて作業するようにできる。これにより、通常は認定不要として処理自動化したり、時間ができた際などにまとめて認定作業することができる。以上のフローにより、目標物情報検索処理との連携が可能な目標物情報抽出処理が実現可能となる。
FIG. 16 is a diagram showing an example of the target information extraction processing flow in one embodiment of the present invention. When the extraction query is input, first, the knowledge processing unit is inquired to acquire the target target extraction technique, S200, and the extraction process is executed using the obtained extraction technique S201. For example, the extraction method described in
図17は、本発明の一実施形態における目標物情報検索処理フローの例を示す図である。ここでは、状況(コンテキスト)と時系列パターンの両検索フローに対応する時空間解析エンジンの処理フローについてまとめて説明する。検索クエリーが入力されると、まず最初に各種インデックスを参照して検索対象となるデータを特定し、その画像IDまたは目標物IDを取得するS300。なお、時系列パターンの検索処理の場合、空間インデックスなどを参照して得た同一地域の画像データの中から、設定された時間間隔の条件に適合するペア画像データを特定し、その新旧2つの画像ID、またはそれに属する目標物IDなどを検索対象データとする。複数の検索対象データが取得された場合には、検索対象データが有る限りループ処理するS301。ループ内では、時空間解析エンジンなどを用いて現在の検索対象データがクエリー条件に適合するか判定しS302、適合する場合には画像IDまたは目標物IDを処理結果データに追加処理しS303、得られた処理結果データを返す。以上のフローにより、目標物情報インデックスを用いた目標物情報検索処理が実現できる。 FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a target information search processing flow according to an embodiment of the present invention. Here, the processing flow of the spatio-temporal analysis engine corresponding to both the situation (context) and time-series pattern search flows will be described together. When a search query is input, first, data to be searched is specified by referring to various indexes, and the image ID or target object ID is acquired (S300). In the case of time series pattern search processing, pair image data matching the set time interval condition is identified from the image data of the same region obtained by referring to the spatial index and the like, and the old and new two The image ID or the target ID belonging to the image ID is used as search target data. When a plurality of search target data is acquired, loop processing is performed as long as there is search target data S301. In the loop, it is determined whether or not the current search target data matches the query condition using a spatio-temporal analysis engine or the like, and if it matches, the image ID or the target ID is added to the processing result data to obtain S303. Returns the processing result data. With the above flow, the target information search process using the target information index can be realized.
図18は、本発明の一実施形態における画像データ追加処理フローの例を示す図である。画像データベースに新しい画像データが投入されると、画像属性情報を解析してその時空間位置を特定するS400。処理履歴管理部にて該当する時空間位置における処理履歴情報を検索しS401、対応が必要な目標物情報抽出処理のリストを取得するS402。リスト上の未実行処理が無くなるまでループ処理しS403、図16で説明した目標物情報抽出処理を実行しS404、その処理履歴情報を格納するS405。以上のフローにより、新しい画像データが次々に投入される画像データベースであっても、どの時空間範囲でどの目標物抽出処理(処理バージョンも含む)が実行されたか、といったデータベース状況を自動的に維持更新でき、さらに目標物情報インデックスをも自動更新することができる。また、処理キャンセルや再開時にも、同様のフローにて処理継続することができる。 FIG. 18 is a diagram showing an example of an image data addition processing flow in one embodiment of the present invention. When new image data is input to the image database, the image attribute information is analyzed and the spatio-temporal position is specified (S400). The processing history management unit searches for processing history information at the corresponding spatio-temporal position in S401, and acquires a list of target information extraction processing that needs to be handled in S402. A loop process is performed until there is no unexecuted process on the list (S403), the target information extraction process described with reference to FIG. 16 is executed (S404), and the process history information is stored (S405). With the above flow, even in the case of an image database in which new image data is input one after another, the database status such as which target extraction processing (including processing version) was executed in which spatio-temporal range is automatically maintained. The target information index can be automatically updated. Further, the processing can be continued in the same flow even when the processing is canceled or resumed.
以上、主に移動物体を目標物とした実施例について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。知識データベースをコアとして用いることで、各種地物や自然現象など、画像に撮影され観測される様々な事物・事象についても同様の効果が得られることは言うまでもない。 As mentioned above, although the Example which mainly set the moving object as the target was described, this invention is not limited to this embodiment. It goes without saying that the use of the knowledge database as a core can provide the same effect with respect to various things and events captured and observed in images, such as various features and natural phenomena.
また、主に衛星画像を用いた実施例について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。航空機より取得された画像はもちろん、衛星画像と同じく時空間情報を扱う監視カメラ画像や観測記録画像など、様々な種別の画像を蓄積した画像データベースにて利用できる。また、定期診断画像など画像データベースが蓄積されていく医療画像の分野でも、国別・地域別=患者別、場所・位置=部位、目標物=患部または疾患、などと置き換えれば、上述した衛星画像の実施例を適用できることは明らかである。
また、本発明を実現する手段は、上記機能を有するハードウェアまたはプログラムまたは当該プログラムを格納した媒体のいずれであってもよい。
Moreover, although the Example mainly using a satellite image was demonstrated, this invention is not limited to this embodiment. It can be used in an image database that stores various types of images such as surveillance camera images and observation recording images that handle spatio-temporal information as well as satellite images, as well as images acquired from aircraft. Also, in the medical image field where image databases such as periodic diagnostic images are accumulated, satellite images described above can be substituted by country / region = patient, place / position = part, target = affected area or disease, etc. It is obvious that the embodiment of the present invention can be applied.
The means for realizing the present invention may be hardware having the above functions, a program, or a medium storing the program.
100…ユーザー端末、101…画像情報処理システム、102…クエリー、103…処理結果、110…処理管理部、111…ユーザー情報管理部、112…データ入出力管理部、113…処理履歴管理部、120…検索処理部、121…管理部、122…クエリー処理部、123…検索処理エンジン、130…知識処理部、131…管理部、132…クエリー処理部、133…知識処理エンジン、140…抽出処理部、141…管理部、142…クエリー処理部、143…抽出処理エンジン、150…目標物情報インデックス、151…知識データベース、152…画像データベース、200…状況クエリー処理結果、201…時系列パターンクエリー処理結果、202…予約クエリー処理結果、210…目標物、300…データベース空間、301…画像データ、302…検索結果、303…時系列パターン、304…時間優先、305…最新優先、306…空間優先、401…知識体系管理、402…知識データ、403…拡張知識データ、501…クラス情報、502…属性情報、503…抽出手段、600…目標物情報テーブル、601…目標物種別インデックス、602…画像IDインデックス、603…目標物位置インデックス、604…目標物時間インデックス、700…目標物抽出確度情報、800…処理画面、801…処理操作ウィンドウ、802…処理内容ウィンドウ、803…処理状況ウィンドウ、804…処理結果ウィンドウ、805…マンマシン・インタフェース、900…文字列形式クエリー、901…ビジュアル形式クエリー、902…サムネイル画像、903…選択ツール、904…キーワード、910…パターンクエリー、911…時系列パターン選択ツール、912…関係設定ツール、913…時間間隔設定ツール、914…状況選択ツール、915…状況関数選択ツール、1000…優先順位設定画面、1001…詳細設定ウィンドウ、1002…時間設定ウィンドウ、1003…空間設定ウィンドウ、1004…ユーザー作図、1005…属性設定ウィンドウ、1006…コマンド操作ウィンドウ、1007…設定リスト・ウィンドウ、1100…処理済みデータベース範囲、1101…処理時間、1102…キャラクター画面イメージ、1103…グラフィック画面イメージ、1200…処理結果サムネイル出力、1201…サムネイル画像、1202…目標物シンボル、1203…目標物範囲、1204…関連情報、1205…処理結果リスト出力、1206…処理結果地図出力、1207…選択インタフェース、1300…高速画像データベース、1301…大容量画像データベース、1302…地図データベース、1310…メッセージ、1311…画像データ転送、1312…バックアップ転送、1400…ネットワーク、1401…クエリー、1402…通知。
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