JP2005339076A - Object area extraction device, extraction method, program for the method, and recording medium recorded with the program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、探索対象画像の中から、テンプレートに類似した領域を探索する画像処理装置及びその方法に係り、特に、オブジェクトを撮影したカラー画像において、撮影対象となるオブジェクトが画像の中心付近に存在すると仮定し、ヒストグラム化されたオブジェクトの色彩情報を利用してオブジェクトの存在する位置を安定的に絞り込むことができるようにするオブジェクト領域抽出装置及びその方法に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and method for searching an area similar to a template from search target images, and in particular, in a color image obtained by shooting an object, the object to be shot exists near the center of the image. Assuming that, the present invention relates to an object region extracting apparatus and method for stably narrowing down the position where an object exists by using the color information of the object that has been formed into a histogram.
カラー画像中からオブジェクトの領域を抽出する手法としては、等色線処理によるカラー画像からの文字領域の抽出方法等がある(例えば、非特許文献1参照)。この方法は、まず初めに画像から生成される等色線画像から単一文字を検出し、文字列中では文字が直線状に並ぶという性質を利用して文字領域を抽出する。 As a method for extracting an object region from a color image, there is a method of extracting a character region from a color image by color matching line processing (see, for example, Non-Patent Document 1). In this method, first, a single character is detected from a color matching line image generated from an image, and a character region is extracted using the property that characters are arranged in a straight line in a character string.
他の手法として、カラー道路情景画像からの道路標識抽出手法が検討されている(例えば、非特許文献2参照)。この方法では、色相情報や形状情報を使用して画像からの標識の抽出を行っている。
従来技術では、画像の色情報を使用しているため、輝度の低い影を含む画像、あるいは逆光などにより対象となるオブジェクトの輝度が著しく低下している場合には正しい色相情報を得ることができず、精度が低下してしまうという問題があった。 Since the color information of the image is used in the prior art, correct hue information can be obtained when the luminance of the target object is significantly reduced due to an image including a shadow with low luminance or backlight. However, there is a problem that the accuracy is lowered.
また、無彩色のオブジェクトには色相情報が含まれないため、識別することができないという問題もあった。 In addition, since the achromatic object does not include hue information, there is a problem in that it cannot be identified.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、画像から低輝度や無彩色のオブジェクトを安定的に抽出できるオブジェクト領域抽出装置、抽出方法、この方法のプログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object area extraction apparatus, an extraction method, a program for this method, and a recording in which this program is recorded, which can stably extract low-luminance or achromatic objects from an image. The purpose is to provide a medium.
本発明は、画像から彩度、色相、輝度の成分を抽出し、彩度及び輝度をキーとして使用する特徴を柔軟に変化させることで、低輝度や無彩色のオブジェクトを安定的に抽出できるようにしたものであり、対象となる画像からオブジェクトを安定的に探索するにあたって、撮影された画像から撮像系の特性に依存しない色情報であるXYZ表色系に変換し、XYZ表色系から彩度、色相、輝度情報を有するマンセル表色系に変換することのできる画像変換し、撮影された画像の中心付近にオブジェクトが存在すると仮定し、画像中心付近を所定の大きさの矩形領域で切り出し、切り出された領域の彩度、輝度情報と、撮像系の特性、撮影された画像の画像形式から画像の色相情報の信頼度を算出し、切り出された領域、及び画像全体の局所的な位置における色相ヒストグラム、および輝度ヒストグラムを算出し、信頼度に基づき切り出された領域、及び画像全体の色相、及び輝度ヒストグラムから新たにヒストグラムを作成し、切り出した領域のヒストグラムと、画像全体のヒストグラムの類似度を算出することにより、探索対象画像に存在するオブジェクトが低輝度、あるいは無彩色であっても安定的に領域を抽出する。 The present invention can extract low luminance and achromatic objects stably by extracting saturation, hue, and luminance components from an image and flexibly changing characteristics using the saturation and luminance as keys. In order to stably search for an object from the target image, the captured image is converted into the XYZ color system, which is color information independent of the characteristics of the imaging system, and the color from the XYZ color system is changed. Image conversion that can be converted to Munsell color system with degree, hue, and luminance information, assuming that an object exists near the center of the captured image, and cut out the vicinity of the image center in a rectangular area of a predetermined size The reliability of the hue information of the image is calculated from the saturation and luminance information of the clipped area, the characteristics of the imaging system, and the image format of the captured image, and the local area of the clipped area and the entire image is calculated. The hue histogram and luminance histogram in the image are calculated, and a new histogram is created from the hue and luminance histogram of the entire image extracted based on the reliability, and the histogram of the extracted image and the histogram of the entire image are created. By calculating the similarity, a region is stably extracted even if the object present in the search target image has low luminance or achromatic color.
以上のことから、本発明は以下の装置、方法、プログラム、および記録媒体を特徴とする。 From the above, the present invention is characterized by the following apparatus, method, program, and recording medium.
(1)画像中の未知のオブジェクトが存在する領域を抽出するオブジェクト領域抽出装置であって、
画像から画像の彩度、色相、輝度を有する表色系に変換することのできる画像変換手段と、
対象となる画像の中心付近にオブジェクトが存在すると仮定し、前記画像変換手段に基づき算出された彩度、色相、輝度で示される画像情報の中心付近から所定の大きさの矩形領域を切り出す領域切り出し手段と、
前記領域切り出し手段により切り出された画像中心付近における適当な大きさの矩形領域の彩度、輝度情報、及び撮像系の特性、及び画像形式から画像の該領域における色相、及び輝度の変化の大小を基にして信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記画像変換手段により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出手段により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として前記領域切り出し手段により切り出された領域の特徴を算出するオブジェクト特徴算出手段と、
前記画像変換手段により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出手段により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として対象となる画像全体の特徴を算出する対象画像特徴算出手段と、
前記オブジェクト特徴算出手段、及び前記対象画像特徴算出手段から得られた特徴に基づき対象となる画像からオブジェクトを探索し、画像からオブジェクトが存在する領域を抽出するオブジェクト抽出手段と、
を備えたことを特徴とするオブジェクト領域抽出装置。
(1) An object area extraction device for extracting an area where an unknown object exists in an image,
Image conversion means capable of converting from an image to a color system having image saturation, hue, and luminance;
Assuming that an object exists near the center of the target image, a region cutout of a rectangular region of a predetermined size from the vicinity of the center of the image information indicated by the saturation, hue, and luminance calculated based on the image conversion means Means,
The saturation, luminance information, and imaging system characteristics of an appropriately sized rectangular area near the center of the image cut out by the area cutting means, and the hue and luminance changes in the area of the image from the image format are determined. A reliability calculation means for calculating the reliability based on;
A feature in which the hue of the color system converted by the image conversion unit is quantized and histogrammed is calculated, and the hue of the image is histogrammed when the reliability of the hue calculated by the reliability calculation unit is low. In addition, an object feature calculation unit that calculates the luminance histogram by quantizing the luminance of the image, and calculates the feature of the region cut out by the region cut-out unit as one histogram feature by combining the hue histogram and the luminance histogram;
A feature in which the hue of the color system converted by the image conversion unit is quantized and histogrammed is calculated, and the hue of the image is histogrammed when the reliability of the hue calculated by the reliability calculation unit is low. In addition, the target image feature calculation means for calculating the brightness histogram by quantizing the brightness of the image, calculating the feature of the entire target image as one histogram feature by combining the hue histogram and the brightness histogram,
An object extraction unit that searches for an object from a target image based on features obtained from the object feature calculation unit and the target image feature calculation unit, and extracts an area where the object exists from the image;
An object area extraction apparatus comprising:
(2)上記の(1)に記載のオブジェクト特徴算出手段、および対象画像特徴算出手段において、画像の色相の信頼度が低い場合に、特徴ヒストグラムの他に輝度からエッジ強度、及び/又はエッジ強度の分散を算出し、色相ヒストグラムと併せて一つのヒストグラムとして前記オブジェクト抽出手段においてオブジェクトの抽出を行うことを特徴とするオブジェクト領域抽出装置。 (2) In the object feature calculation unit and the target image feature calculation unit described in (1) above, when the reliability of the hue of the image is low, in addition to the feature histogram, the edge strength and / or the edge strength from the luminance An object region extracting apparatus characterized in that the object extracting unit extracts an object as a histogram together with a hue histogram.
(3)上記の(1)、又は(2)に記載の特徴算出手段において、ヒストグラム特徴生成時に色相の信頼度に依存して色相と輝度のヒストグラムの量子化刻み幅を変化させることで色相と輝度の重みを変化させて特徴を抽出することを特徴とするオブジェクト領域抽出装置。 (3) In the feature calculation means described in the above (1) or (2), the hue and the luminance histogram are changed by changing the quantization step size of the hue and the luminance histogram depending on the reliability of the hue when generating the histogram feature. An object region extraction apparatus characterized in that features are extracted by changing luminance weights.
(4)画像中の未知のオブジェクトが存在する領域を抽出するオブジェクト領域抽出方法であって、
画像から画像の彩度、色相、輝度を有する表色系に変換することのできる画像変換過程と、
対象となる画像の中心付近にオブジェクトが存在すると仮定し、前記画像変換過程に基づき算出された彩度、色相、輝度で示される画像情報の中心付近から所定の大きさの矩形領域を切り出す領域切り出し過程と、
前記領域切り出し過程により切り出された画像中心付近における適当な大きさの矩形領域の彩度、輝度情報、及び撮像系の特性、及び画像形式から画像の該領域における色相、及び輝度の変化の大小を基にして信頼度を算出する信頼度算出過程と、
前記画像変換過程により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出過程により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として前記領域切り出し過程により切り出された領域の特徴を算出するオブジェクト特徴算出過程と、
前記画像変換過程により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出過程により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として対象となる画像全体の特徴を算出する対象画像特徴算出過程と、
前記オブジェクト特徴算出過程、及び前記対象画像特徴算出過程から得られた特徴に基づき対象となる画像からオブジェクトを探索し、画像からオブジェクトが存在する領域を抽出するオブジェクト抽出過程と、
を備えたことを特徴とするオブジェクト領域抽出方法。
(4) An object area extraction method for extracting an area where an unknown object exists in an image,
An image conversion process that can convert an image into a color system having the saturation, hue, and luminance of the image,
Assuming that an object exists near the center of the target image, a region cut out of a rectangular region of a predetermined size from the vicinity of the center of the image information indicated by the saturation, hue, and luminance calculated based on the image conversion process Process,
The saturation, brightness information, and imaging system characteristics of an appropriately sized rectangular area near the center of the image cut out by the area cutout process, and the magnitude of changes in hue and brightness in the area of the image from the image format. A reliability calculation process for calculating the reliability based on
A feature obtained by quantizing the hue of the color system converted by the image conversion process and calculating a histogram, and if the reliability of the hue calculated by the reliability calculation process is low, a histogram of the hue of the image In addition, an object feature calculation process that calculates a luminance histogram by quantizing the luminance of the image, calculates a feature of the region extracted by the region extraction process as one histogram feature by combining the hue histogram and the luminance histogram,
A feature obtained by quantizing the hue of the color system converted by the image conversion process and calculating a histogram, and if the reliability of the hue calculated by the reliability calculation process is low, a histogram of the hue of the image In addition, a luminance histogram is calculated by quantizing the luminance of the image, a target image feature calculation process for calculating a feature of the entire target image as one histogram feature by combining the hue histogram and the luminance histogram,
An object extraction step of searching for an object from the target image based on the features obtained from the object feature calculation step and the target image feature calculation step, and extracting an area where the object exists from the image;
An object region extraction method characterized by comprising:
(5)上記の(4)に記載のオブジェクト特徴算出過程、および対象画像特徴算出過程において、画像の色相の信頼度が低い場合に、特徴ヒストグラムの他に輝度からエッジ強度、及び/又はエッジ強度の分散を算出し、色相ヒストグラムと併せて一つのヒストグラムとして前記オブジェクト抽出過程においてオブジェクトの抽出を行うことを特徴とするオブジェクト領域抽出方法。 (5) In the object feature calculation process and the target image feature calculation process described in (4) above, when the reliability of the hue of the image is low, in addition to the feature histogram, the edge intensity and / or the edge intensity from the luminance The object region extraction method is characterized in that an object is extracted in the object extraction process as a histogram together with a hue histogram.
(6)上記の(4)、又は(5)に記載の特徴算出過程において、ヒストグラム特徴生成時に色相の信頼度に依存して色相と輝度のヒストグラムの量子化刻み幅を変化させることで色相と輝度の重みを変化させて特徴を抽出することを特徴とするオブジェクト領域抽出方法。 (6) In the feature calculation process described in (4) or (5) above, by changing the quantization step size of the hue and luminance histogram depending on the reliability of the hue when generating the histogram feature, An object region extraction method characterized by extracting features by changing luminance weights.
(7)上記の(4)〜(6)のいずれか1項に記載のオブジェクト領域抽出方法を、コンピュータプログラムで記載してそれを実行可能にしたことを特徴とするプログラム。 (7) A program characterized in that the object region extraction method according to any one of (4) to (6) above is described in a computer program and is executable.
(8)上記の(4)〜(6)のいずれか1項に記載のオブジェクト領域抽出方法を、コンピュータで実行可能に構成したプログラムをコンピュータで読み取り可能に記録したことを特徴とする記録媒体。 (8) A recording medium recorded with a computer readable recording of a program configured to execute the object region extraction method according to any one of (4) to (6) above.
以上のとおり、探索対象画像の未知のオブジェクトが存在する可能性の高い領域を抽出する手法として、従来は画像の輝度変化にロバストな色相を使用していた。しかしながら、この手法では輝度が著しく低下している場合や、無彩色のオブジェクトの存在する領域を抽出することが困難であるという課題があった。 As described above, as a technique for extracting an area in which an unknown object in the search target image is likely to exist, a hue that is robust to the luminance change of the image has been conventionally used. However, this technique has a problem that the luminance is remarkably lowered or it is difficult to extract a region where an achromatic object exists.
本発明によりこれらの課題を解決し、低輝度、あるいは無彩色のオブジェクトも安定的に抽出することが可能となる。 The present invention solves these problems, and can stably extract low-luminance or achromatic objects.
図1に、本発明の実施形態の全体構成図を示す。図1において101は画像変換手段、102は領域切り出し手段、103は信頼度算出手段、104はオブジェクト特徴算出手段、105は探索対象画像特徴算出手段、106はオブジェクト抽出手段である。 FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is an image conversion means, 102 is a region cutout means, 103 is a reliability calculation means, 104 is an object feature calculation means, 105 is a search target image feature calculation means, and 106 is an object extraction means.
本実施形態では、まず画像変換手段101において、探索対象画像のもつ画素値から、彩度、色相、輝度の情報をもつマンセル表色系への変換を行う。変換には、まず画像取得に使用した撮像形に依存しないCIEの定めたXYZ表色系への変換を行い、次いでマンセル表色系への変換を行う。変換の手段としては、十分な色数を持つカラーチャートを撮影し、その結果として出力される画素値と、撮影時と同条件で測定したXYZ値を学習したニューラルネットワークや、対応する値を示した変換テーブルを使用する。XYZ値からマンセル表色系への変換には既存の変換テーブルを使用するものとする。また、このとき、撮像系の画素値からXYZ表色系への変換を経ずにマンセル表色系への変換を一括して行うテーブルを作成し、変換を行う場合もある。
In this embodiment, first, the
次に、領域切り出し手段102において、探索対象画像の中心付近の領域を適当な大きさの矩形領域で切り出す。領域の指定は図2に示すように、撮影時に数パターンのガイドとして表示する場合や、すでに撮影された画像からオブジェクトを抽出する際にガイドを指定する方法、又は予め定められた大きさで指定するものとする。
Next, the
次に、信頼度算出手段103では、画像の彩度や輝度の信頼度が低い場合はその値に応じて色相の信頼度を低くし、また、撮像系としてCCDを使用した場合は暗電流、CMOSを使用した場合はスイッチングノイズの影響により、低輝度での画素値の信頼性が低下するため、この撮像系の低輝度での画素値の信頼性に応じて色相の信頼性を低くする。この他に、JPEG画像のように、画像の圧縮形式の種類により、色の情報が大きく損なわれている場合は、色相の信頼度を下げるものとする。具体的な信頼度算出法としては、入力信号に対する統計的なS/N比を予め計測しておき、その値をそのまま信頼度とする方法が考えられる。この方法により、輝度に関する信頼度テーブルと色相に関する信頼度テーブルを用意することができ、信頼度算出にはこれらのテーブルを参照することになる。 Next, the reliability calculation means 103 lowers the hue reliability according to the value when the saturation or luminance reliability of the image is low, and when the CCD is used as the imaging system, the dark current, When the CMOS is used, the reliability of the pixel value at low luminance is lowered due to the influence of switching noise. Therefore, the reliability of the hue is lowered according to the reliability of the pixel value at low luminance of the imaging system. In addition to this, when color information is greatly impaired due to the type of compression format of an image, such as a JPEG image, the reliability of hue is lowered. As a specific reliability calculation method, a method is conceivable in which a statistical S / N ratio with respect to an input signal is measured in advance and the value is used as the reliability as it is. By this method, a reliability table relating to luminance and a reliability table relating to hue can be prepared, and these tables will be referred to for calculation of reliability.
次に、オブジェクト特徴算出手段104では、領域切り出し手段102により切り出されたオブジェクトの特徴から、色相のヒストグラム、輝度のヒストグラムを、ある色相、又は輝度の範囲に含まれる画素数を計数することで作成し、作成したヒストグラムを信頼度算出手段103で算出した信頼度で重み付けし、オブジェクトの特徴をもつヒストグラムとして作成する。ヒストグラムの重み付けは、図3に例を示すように、色相、輝度の量子化刻み幅を変更することで行う。量子化刻み幅変更方法は、信頼度算出手段103により算出された輝度の信頼度RIおよび色相の信頼度RHより、
Next, the object
から、輝度の量子化刻み幅WIと色相の量子化刻み幅WHを計算可能である。この関数fIおよびfHは、例えば、 Thus, the luminance quantization step width W I and the hue quantization step width W H can be calculated. The functions f I and f H are, for example,
などの式が考えられる。ここで、Pはパラメータである。また、色相の信頼度が低い場合は、画像のエッジ強度や、エッジ強度の分散もオブジェクトの特徴として使用することもできる。 Etc. can be considered. Here, P is a parameter. When the hue reliability is low, the edge strength of the image and the dispersion of the edge strength can also be used as the feature of the object.
次に、探索対象画像特徴抽出手段105では、探索対象画像から適当に定めた探索位置を中心とし、領域抽出手段102で切り出した領域と同じ大きさの領域を切り出し、オブジェクト特徴算出手段104と同様の処理を行うことで、該位置での探索対象画像の特徴を算出する。ここで、探索対象画像における探索位置は、全画素、あるいは適当に定めた刻み幅毎に画像の縦、横方向へずらしながら選択する。
Next, the search target image
最後に、オブジェクト抽出手段106では、探索対象画像特徴抽出手段105において抽出した各探索点の特徴と、オブジェクト特徴算出手段104において算出したオブジェクトの特徴の正規化した相互相関(例えば、非特許文献:長尾真:「ディジタル画像処理」pp306-310、近代科学社、1995年参照)、又は、オブジェクト、探索対象画像の特徴をそれぞれ正規化し、正規化したヒストグラム間の距離を算出する。正規化した相互相関を使用する場合は所定の閾値以上の相関を持つ探索点、ヒストグラム間の距離を使用する場合は所定の閾値以下の距離を持つ探索点をオブジェクト領域として出力する。
Finally, the
図4は本発明における画像変換手段101、領域切り出し手段102、信頼度算出手段103、オブジェクト特徴算出手段104の処理の流れを示す図である。まず、S1において探索対象画像を読み込み、S2,S3において、それぞれXYZ表色系、マンセル表色系への変換を行う。ここでは画像変換手段をXYZ表色系に変換した後マンセル表色系に変換しているが、読み込んだ画像の画素値からXYZ表色系を経ずにマンセル表色系へ一括変換することもある。
FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of the
S3においてマンセル表色系に変換された画素値は、S4、及び図5に示すS13へ送られる。S4では画像からオブジェクトの領域として切り出す領域の大きさを指定する。切り出す領域の大きさは、既存の大きさから選択する、あるいは適当に定めた大きさを選択する、あるいは既定の大きさとする。S4で大きさの指定を行った後、その大きさに基づき、S5において画像中心からオブジェクト領域を切り出す。 The pixel value converted to the Munsell color system in S3 is sent to S4 and S13 shown in FIG. In S4, the size of the area to be cut out as an object area from the image is designated. The size of the area to be cut out is selected from existing sizes, or an appropriately determined size is selected, or a predetermined size is set. After specifying the size in S4, based on the size, the object region is cut out from the center of the image in S5.
S6では切り出された画像から、輝度・色相の平均値、中央値又は最頻値を算出し、輝度に関する信頼度テーブルおよび色相の信頼度テーブルを参照することで信頼度を算出する。算出した信頼度は、S7,S13へ送る。 In S6, the average value, median value, or mode value of luminance / hue is calculated from the cut image, and the reliability is calculated by referring to the luminance reliability table and the hue reliability table. The calculated reliability is sent to S7 and S13.
S7では色相、及び輝度のヒストグラムを作成する。このとき、S6で算出した色相の信頼度に基づき、前記の式(1)(2)(3)(4)によっヒストグラム作成時の色相、輝度の量子化刻み幅を変更する。また、算出した色相、及び輝度のヒストグラムを一つのヒストグラムとして作成し、これをオブジェクトのヒストグラムとする。S8では色相の信頼度に基づき画像のエッジ強度、及びエッジ強度の分散を使用するかどうかの判定を行い、エッジ強度、及びエッジ強度の分散を使用する場合はS9へ、使用しない場合はS12の処理へ移る。 In S7, a hue and luminance histogram is created. At this time, on the basis of the hue reliability calculated in S6, the hue and luminance quantization step widths at the time of creating the histogram are changed according to the above formulas (1), (2), (3), and (4). Also, the calculated hue and luminance histograms are created as one histogram, and this is used as the object histogram. In S8, it is determined whether or not to use the edge strength of the image and the variance of the edge strength based on the reliability of the hue. If the edge strength and the variance of the edge strength are used, the process proceeds to S9. If not, the process proceeds to S12. Move on to processing.
S9では画像の輝度に対して微分処理を行い、S10において微分処理結果の平方をとることでエッジ強度を算出し、S11において算出したエッジ強度の分散を算出する。S10では、切り出した画像の全画素における平均エッジ強度も算出する。S12では、算出したヒストグラム、及びエッジ強度の平均、分散を使用して、オブジェクトの特徴を算出する。 In S9, differentiation processing is performed on the luminance of the image, and in S10, the edge strength is calculated by taking the square of the differentiation processing result, and the variance of the edge strength calculated in S11 is calculated. In S10, the average edge strength in all pixels of the cut-out image is also calculated. In S12, the feature of the object is calculated using the calculated histogram and the average and variance of the edge strength.
図5は対象画像特徴算出手段105、オブジェクト抽出手段106の処理の流れを示す図である。S13では、S3で算出した探索対象画像のマンセル表色系へ変換した画素値、S6で算出した色相の信頼度を読み込み、画像中の全探索点それぞれにおける色相、及び輝度ヒストグラムを作成する。このとき、S6で算出した色相の信頼度に基づき、ヒストグラム作成時の色相、輝度の量子化刻み幅を変更する。また、各探索点において算出した色相、及び輝度のヒストグラムを一つのヒストグラムとして作成し、これをその探索点におけるヒストグラムとする。また、探索点としては、探索対象画像の全画素、又は所定の刻み幅で画像の縦、横方向にサンプリングした位置を使用する。S14では色相の信頼度に基づき画像のエッジ強度、及びエッジ強度の分散を使用するかどうかの判定を行い、エッジ強度、及びエッジ強度の分散を使用する場合はS15へ、使用しない場合はS18の処理へ移る。
FIG. 5 is a diagram showing a processing flow of the target image
S15では画像の輝度に対して微分処理を行い、S16において微分処理結果の平方をとることでエッジ強度を算出し、S17において算出したエッジ強度の分散を算出する。S16では、切り出した画像の全画素における平均エッジ強度も算出する。S18では、算出したヒストグラム、及びエッジ強度の平均、分散を使用して、探索対象画像の各探索点での特徴を算出する。 In S15, differentiation processing is performed on the luminance of the image, and in S16, the edge strength is calculated by taking the square of the differentiation processing result, and the variance of the edge strength calculated in S17 is calculated. In S16, the average edge strength in all pixels of the cut-out image is also calculated. In S18, the feature at each search point of the search target image is calculated using the calculated histogram and the average and variance of the edge strength.
S19ではオブジェクトの探索位置を指定し、S20ではS12で算出したオブジェクトの特徴を読み込み、指定した探索位置でオブジェクトとの類似度を算出する。類似度としてはオブジェクト、探索対象画像それぞれの特徴の正規化した相互相関、又は、それぞれの特徴を正規化し、その特徴間の距離を使用する。ここで、正規化した相互相関の値が所定の閾値以上、又は特徴間の距離が所定の閾値以下の場合は、その探索点をオブジェクトの存在する領域として出力する。S21では全探索点において類似度の算出を行ったかどうかの判定を行い、類似度を算出していない探索点がある場合は探索点を選択しなおし、全探索点での探索が終了するまでS19,S20の処理を繰り返す。全探索点での類似度の算出が終わっている場合は処理を終える。 In S19, the search position of the object is designated, and in S20, the feature of the object calculated in S12 is read, and the similarity with the object is calculated at the designated search position. As the similarity, normalized cross-correlation of the features of the object and the search target image, or normalization of each feature, and the distance between the features is used. If the normalized cross-correlation value is equal to or greater than a predetermined threshold value, or the distance between features is equal to or smaller than the predetermined threshold value, the search point is output as a region where the object exists. In S21, it is determined whether or not the similarity has been calculated for all the search points. If there is a search point for which the similarity is not calculated, the search point is selected again until the search at all the search points is completed. , S20 is repeated. If the calculation of the similarity at all search points has been completed, the process ends.
なお、本発明は、図4および図5に示した方法の一部又は全部の処理機能をプログラムとして構成してコンピュータに実行させることができる。また、コンピュータにその処理手順を実行させるためのプログラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、MO、ROM、メモリカード、CD、DVD、リムーバブルディスクなどに記録して、保存したり、提供したりすることが可能であり、また、インターネットのような通信ネットワークを介して配布したりすることが可能である。 In the present invention, some or all of the processing functions of the methods shown in FIGS. 4 and 5 can be configured as a program and executed by a computer. In addition, a program for causing a computer to execute the processing procedure is recorded on a recording medium readable by the computer, for example, a flexible disk, an MO, a ROM, a memory card, a CD, a DVD, a removable disk, and stored. Or can be distributed, and can be distributed via a communication network such as the Internet.
101 画像変換手段
102 領域切り出し手段
103 信頼度算出手段
104 オブジェクト特徴算出手段
105 対象画像特徴算出手段
106 オブジェクト抽出手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
画像から画像の彩度、色相、輝度を有する表色系に変換することのできる画像変換手段と、
対象となる画像の中心付近にオブジェクトが存在すると仮定し、前記画像変換手段に基づき算出された彩度、色相、輝度で示される画像情報の中心付近から所定の大きさの矩形領域を切り出す領域切り出し手段と、
前記領域切り出し手段により切り出された画像中心付近における適当な大きさの矩形領域の彩度、輝度情報、及び撮像系の特性、及び画像形式から画像の該領域における色相、及び輝度の変化の大小を基にして信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記画像変換手段により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出手段により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として前記領域切り出し手段により切り出された領域の特徴を算出するオブジェクト特徴算出手段と、
前記画像変換手段により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出手段により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として対象となる画像全体の特徴を算出する対象画像特徴算出手段と、
前記オブジェクト特徴算出手段、及び前記対象画像特徴算出手段から得られた特徴に基づき対象となる画像からオブジェクトを探索し、画像からオブジェクトが存在する領域を抽出するオブジェクト抽出手段と、
を備えたことを特徴とするオブジェクト領域抽出装置。 An object area extraction device for extracting an area where an unknown object exists in an image,
Image conversion means capable of converting from an image to a color system having image saturation, hue, and luminance;
Assuming that an object exists near the center of the target image, a region cutout of a rectangular region of a predetermined size from the vicinity of the center of the image information indicated by the saturation, hue, and luminance calculated based on the image conversion means Means,
The saturation, luminance information, and imaging system characteristics of an appropriately sized rectangular area near the center of the image cut out by the area cutting means, and the hue and luminance changes in the area of the image from the image format are determined. A reliability calculation means for calculating the reliability based on;
A feature in which the hue of the color system converted by the image conversion unit is quantized and histogrammed is calculated, and the hue of the image is histogrammed when the reliability of the hue calculated by the reliability calculation unit is low. In addition, an object feature calculation unit that calculates the luminance histogram by quantizing the luminance of the image, and calculates the feature of the region cut out by the region cut-out unit as one histogram feature by combining the hue histogram and the luminance histogram;
A feature in which the hue of the color system converted by the image conversion unit is quantized and histogrammed is calculated, and the hue of the image is histogrammed when the reliability of the hue calculated by the reliability calculation unit is low. In addition, the target image feature calculation means for calculating the brightness histogram by quantizing the brightness of the image, calculating the feature of the entire target image as one histogram feature by combining the hue histogram and the brightness histogram,
An object extraction unit that searches for an object from a target image based on features obtained from the object feature calculation unit and the target image feature calculation unit, and extracts an area where the object exists from the image;
An object area extraction apparatus comprising:
画像から画像の彩度、色相、輝度を有する表色系に変換することのできる画像変換過程と、
対象となる画像の中心付近にオブジェクトが存在すると仮定し、前記画像変換過程に基づき算出された彩度、色相、輝度で示される画像情報の中心付近から所定の大きさの矩形領域を切り出す領域切り出し過程と、
前記領域切り出し過程により切り出された画像中心付近における適当な大きさの矩形領域の彩度、輝度情報、及び撮像系の特性、及び画像形式から画像の該領域における色相、及び輝度の変化の大小を基にして信頼度を算出する信頼度算出過程と、
前記画像変換過程により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出過程により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として前記領域切り出し過程により切り出された領域の特徴を算出するオブジェクト特徴算出過程と、
前記画像変換過程により変換された表色系の色相を量子化してヒストグラム化した特徴を算出し、前記信頼度算出過程により算出された色相の信頼度が低い場合は画像の色相をヒストグラム化した特徴の他に、画像の輝度を量子化して輝度ヒストグラムを算出し、色相ヒストグラムと輝度ヒストグラムを合わせて一つのヒストグラム特徴として対象となる画像全体の特徴を算出する対象画像特徴算出過程と、
前記オブジェクト特徴算出過程、及び前記対象画像特徴算出過程から得られた特徴に基づき対象となる画像からオブジェクトを探索し、画像からオブジェクトが存在する領域を抽出するオブジェクト抽出過程と、
を備えたことを特徴とするオブジェクト領域抽出方法。 An object area extraction method for extracting an area where an unknown object exists in an image,
An image conversion process that can convert an image into a color system having the saturation, hue, and brightness of the image,
Assuming that an object exists near the center of the target image, a region cutout of a rectangular region of a predetermined size from the vicinity of the center of the image information indicated by the saturation, hue, and luminance calculated based on the image conversion process Process,
The saturation, luminance information, and characteristics of the imaging system in the vicinity of the center of the image extracted by the region extraction process, the characteristics of the imaging system, and the hue and luminance changes in the region of the image from the image format are determined. A reliability calculation process for calculating the reliability based on
A feature in which the hue of the color system converted by the image conversion process is quantized and histogrammed is calculated, and the hue of the image is histogrammed when the reliability of the hue calculated by the reliability calculation process is low In addition, an object feature calculation process that calculates a luminance histogram by quantizing the luminance of the image, and calculates a feature of the region extracted by the region extraction process as one histogram feature by combining the hue histogram and the luminance histogram;
A feature in which the hue of the color system converted by the image conversion process is quantized and histogrammed is calculated, and the hue of the image is histogrammed when the reliability of the hue calculated by the reliability calculation process is low In addition, a luminance histogram is calculated by quantizing the luminance of the image, and a target image feature calculation process for calculating a feature of the entire target image as one histogram feature by combining the hue histogram and the luminance histogram,
An object extraction step of searching for an object from a target image based on the feature obtained from the object feature calculation step and the target image feature calculation step, and extracting an area where the object exists from the image;
An object region extraction method comprising:
Priority Applications (1)
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JP2004155411A JP2005339076A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Object area extraction device, extraction method, program for the method, and recording medium recorded with the program |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004155411A JP2005339076A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Object area extraction device, extraction method, program for the method, and recording medium recorded with the program |
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-
2004
- 2004-05-26 JP JP2004155411A patent/JP2005339076A/en active Pending
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