JP2006338221A - Image generation/storage device, image generation/storage method and image generation/storage program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve retrieving or authenticating precision by generating and storing image data by temporally and spatially changing predetermined image data. <P>SOLUTION: This image generation/storage device is provided with a first storage means for storing image data, a second storage means for storing a speed to decide the movement of pixels, an input means for inputting image data, a generation means for generating at least one image data by temporally and spatially changing the image data by applying a partial differential equation to the inputted image data based on a speed stored in the second storage means and a storage means for adding identical identification information associated with the image data inputted by the input means to each generated image data, and for storing the image data in the first storage means. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像を生成し、生成した画像を蓄積する技術に関する。   The present invention relates to a technique for generating an image and storing the generated image.

静止画像などの画像データを編集し、新たな画像データを生成する技術として、例えば、モーフィング(morphing)と呼ばれる手法、または特許文献1に記載の技術がある。   As a technique for editing image data such as a still image and generating new image data, for example, there is a technique called morphing, or a technique described in Patent Document 1.

モーフィングは、ある形状から別の形状へ徐々に変化していく様子を動画で表現するために、その中間を補うための中間画像を作成するものである。図5は、モーフィングによる中間画像の生成を模式的に示した図である。図5では、円柱の画像500と直方体の画像510との間で、自動的もしくは人為的に対応点を設定する。そして、対応点の組合せを適宜変化させることで、2つの入力画像500、510に類似した中間画像520を生成する。   Morphing is to create an intermediate image to compensate for the middle in order to express a moving image of a gradual change from one shape to another. FIG. 5 is a diagram schematically showing generation of an intermediate image by morphing. In FIG. 5, corresponding points are set automatically or artificially between a cylindrical image 500 and a rectangular parallelepiped image 510. Then, by appropriately changing the combination of corresponding points, an intermediate image 520 similar to the two input images 500 and 510 is generated.

また、特許文献1には、移流方程式を用いて静止画像から連続した動画を生成する技術が記載されている。
特開2004−334694
Patent Document 1 describes a technique for generating a continuous moving image from a still image using an advection equation.
JP 2004-334694 A

さて、さまざまな情報がデジタル化されている現代において、デジタル化されたデータの保存や検索の重要性がますます高まってきている。また、データベースには、例えば、過去の気象データ、住所、監視カメラにより撮影された時系列な画像など様々な種類のデータが構造的に蓄積されている。また、セキュリティの観点から、顔の画像や手掌画像をデータベースに蓄積し、本人認証を行うこともある。   Now, in the present day when various kinds of information are digitized, the importance of storing and retrieving digitized data is increasing. In addition, various types of data such as past weather data, addresses, and time-series images taken by a monitoring camera are structurally stored in the database. From the viewpoint of security, face images and palm images may be stored in a database to perform personal authentication.

一般的に、データベースに蓄積されるデータは、時間的または空間的に離散している(すなわち密度が低い)場合が多い。例えば、本人認証を行うために顔の画像をデータベースに蓄積する場合、正面や横向きなど所定の向きの画像データのみが記憶されていることが多い。   In general, data stored in a database is often discrete in time or space (ie, has a low density). For example, when accumulating facial images in a database for personal authentication, only image data in a predetermined direction such as front or side is often stored.

しかしながら、本人認証を行う際に、認証対象となる人の顔の向きが、データベースに蓄積された向きと異なる場合、対応する顔の画像データが存在しないため本人であっても、認証に失敗してしまう場合がある。なお、あらゆる向きの顔の画像をカメラで撮影して、データベースに蓄積することも考えられるが、作業負荷が大きく、現実的ではない。すなわち、撮影時間や使用機器が限られているため、1人1人に様々なバリエーションの撮影を長時間行うことは非現実的である。このように、データベースに格納されるデータは、時間的または空間的に離散している場合が多い。   However, when performing personal authentication, if the orientation of the face of the person to be authenticated is different from the orientation stored in the database, there is no corresponding face image data, so even the person fails to authenticate. May end up. Although it is conceivable that images of faces of all orientations are taken with a camera and stored in a database, the workload is large and not realistic. That is, since the shooting time and the devices used are limited, it is unrealistic to perform shooting of various variations for each person for a long time. Thus, the data stored in the database is often discrete in time or space.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、所定の画像データを時間的および空間的に変化させた画像データを生成および蓄積し、検索または認証の精度をより向上させることにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to generate and accumulate image data obtained by changing predetermined image data temporally and spatially, thereby further improving the accuracy of search or authentication. There is to make it.

上記課題を解決するために、本発明は、例えば、画像生成蓄積装置であって、画像データを記憶する第1の記憶手段と、画素の移動を決定する速度をあらかじめ記憶した第2の記憶手段と、画像データを入力する入力手段と、前記第2の記憶手段に記憶された速度にもとづいて、前記入力した画像データに対して偏微分方程式を適用し、前記画像データを時間的および空間的に変化させた少なくとも1つの画像データを生成する生成手段と、前記生成した画像データ各々に、前記入力手段が入力した画像データに対応付けられた、同一の識別情報を付加し、前記第1の記憶手段に蓄積する蓄積手段と、を備える。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides, for example, an image generation and storage device, a first storage unit that stores image data, and a second storage unit that stores in advance a speed for determining pixel movement. And applying a partial differential equation to the input image data on the basis of the speed stored in the second storage means, the input means for inputting the image data, and the image data is temporally and spatially applied. Generating means for generating at least one image data changed to the same, and adding the same identification information associated with the image data input by the input means to each of the generated image data, Storage means for storing in the storage means.

また、本発明は、情報処理装置が行う画像生成蓄積方法であって、前記情報処理装置は、画像データを記憶する第1の記憶部と、画素の移動を決定する速度をあらかじめ記憶した第2の記憶部と、処理部と、を備え、前記処理部は、画像データを入力する入力ステップと、前記第2の記憶部に記憶された速度にもとづいて、前記入力した画像データに対して偏微分方程式を適用し、前記画像データを時間的および空間的に変化させた少なくとも1つの画像データを生成する生成ステップと、前記生成した画像データ各々に、前記入力ステップで入力した画像データに対応付けられた、同一の識別情報を付加し、前記第1の記憶部に蓄積する蓄積ステップと、を行う。   The present invention is also an image generation and accumulation method performed by the information processing apparatus, wherein the information processing apparatus stores a first storage unit that stores image data and a second that stores in advance a speed for determining pixel movement. A storage unit, and a processing unit, the processing unit biasing the input image data based on an input step of inputting image data and a speed stored in the second storage unit. Applying a differential equation to generate at least one image data obtained by temporally and spatially changing the image data, and associating each of the generated image data with the image data input in the input step And a storage step of adding the same identification information and storing the same in the first storage unit.

また、本発明は、情報処理装置が実行する画像生成蓄積プログラムであって、前記情報処理装置は、画像データを記憶する第1の記憶部と、画素の移動を決定する速度をあらかじめ記憶した第2の記憶部と、処理部と、を備え、前記処理部は、画像データを入力する入力ステップと、前記第2の記憶部に記憶された速度にもとづいて、前記入力した画像データに対して偏微分方程式を適用し、前記画像データを時間的および空間的に変化させた少なくとも1つの画像データを生成する生成ステップと、前記生成した画像データ各々に、前記入力ステップで入力した画像データに対応付けられた、同一の識別情報を付加し、前記第1の記憶部に蓄積する蓄積ステップと、を実行させる。   The present invention is also an image generation and accumulation program executed by an information processing apparatus, wherein the information processing apparatus stores a first storage unit for storing image data and a speed for determining pixel movement in advance. Two storage units and a processing unit, and the processing unit is configured to input the image data based on an input step of inputting image data and a speed stored in the second storage unit. A generation step of applying partial differential equations to generate at least one image data obtained by temporally and spatially changing the image data, and corresponding to the image data input in the input step for each of the generated image data And adding the same identification information, and storing in the first storage unit.

本発明により、所定の画像データを時間的および空間的に変化させた画像データを生成および蓄積し、検索または認証の精度をより向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to generate and store image data obtained by changing predetermined image data temporally and spatially, thereby further improving the accuracy of search or authentication.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

図1は、本発明の一実施形態が適用された画像生成蓄積装置1の構成図である。図示する画像生成蓄積装置1は、所定の画像データを時間的および空間的に変化させた拡張画像データを生成し、データベースに蓄積する装置である。   FIG. 1 is a configuration diagram of an image generation / storage device 1 to which an embodiment of the present invention is applied. The illustrated image generation / storage apparatus 1 is an apparatus that generates extended image data obtained by changing predetermined image data temporally and spatially, and stores the extended image data in a database.

画像生成蓄積装置1は、元になる画像データを入力する画像入力部11と、入力した画像データを蓄積(記憶)する画像蓄積部12と、画像蓄積部12に蓄積された画像データに対し後述する偏微分方程式等を適用して拡張画像データを生成する拡張画像生成部13と、拡張画像生成部13が生成した拡張画像データを蓄積(記憶)する拡張画像蓄積部14と、拡張画像データを表示する表示部15と、を備える。   The image generation / storage device 1 includes an image input unit 11 for inputting original image data, an image storage unit 12 for storing (storing) input image data, and image data stored in the image storage unit 12 to be described later. An extended image generation unit 13 that generates extended image data by applying a partial differential equation or the like, an extended image storage unit 14 that stores (stores) extended image data generated by the extended image generation unit 13, and an extended image data And a display unit 15 for displaying.

なお、画像蓄積部12および拡張画像蓄積部14は、いわゆるデータベースである。また、画像蓄積部12と拡張画像蓄積部14とを統合し、1つのデータベースとしてもよい。   The image storage unit 12 and the extended image storage unit 14 are so-called databases. Further, the image storage unit 12 and the extended image storage unit 14 may be integrated into one database.

上記説明した、画像生成蓄積装置1は、CPUと、メモリと、外部記憶装置と、キーボードやスキャナなどの入力装置と、ディスプレイなどの出力装置と、他の装置と接続するための通信制御装置と、これらの各装置を接続するバスと、を備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、CPUがメモリ上にロードされた画像生成蓄積装置1用のプログラムを実行することにより、画像生成蓄積装置の各機能が実現される。なお、画像生成蓄積装置1の画像蓄積部12および拡張画像蓄積部14には、メモリまたは外部記憶装置が用いられる。   The image generation / storage device 1 described above includes a CPU, a memory, an external storage device, an input device such as a keyboard and a scanner, an output device such as a display, and a communication control device for connecting to other devices. A general-purpose computer system including a bus connecting these devices can be used. In this computer system, each function of the image generation and storage device is realized by the CPU executing a program for the image generation and storage device 1 loaded on the memory. Note that a memory or an external storage device is used for the image storage unit 12 and the extended image storage unit 14 of the image generation storage device 1.

また、画像生成蓄積装置1用のプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MOなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶すること、または、ネットワークを介して配信することも可能である。   The program for the image generation / storage device 1 can be stored in a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, or an MO, or can be distributed via a network.

次に、本実施形態の画像生成蓄積装置1を用いた画像生成処理について説明する。   Next, image generation processing using the image generation / storage device 1 of the present embodiment will be described.

まず、画像入力部11は、所定の画像データを入力し、画像蓄積部12に記憶する。   First, the image input unit 11 inputs predetermined image data and stores it in the image storage unit 12.

なお、画像入力部11は、画像データの入力の際に、当該画像データの画像データID(識別情報)を併せて入力し、画像蓄積部12に記憶することとしてもよい。 Note that the image input unit 11 may also input the image data ID (identification information) of the image data and store it in the image storage unit 12 when inputting the image data.

そして、拡張画像生成部13は、画像蓄積部12に記憶された画像データを、後述する偏微分方程式または照明変化に対応する方程式に入力し、画像データを時間的および空間的に変化させた拡張画像データを、少なくとも1つ生成する。そして、拡張画像生成部13は、生成した拡張画像データ各々に、同一の拡張画像データID(識別情報)を検索キーとして付加する。なお、拡張画像データIDは、画像入力部11が入力した画像データと対応付けられたものとする。すなわち、拡張画像データIDを用いて、画像入力部11が入力した画像データを特定できるものとする。   Then, the extended image generation unit 13 inputs the image data stored in the image storage unit 12 into a partial differential equation or an equation corresponding to a change in illumination described later, and the extended image data is changed temporally and spatially. At least one piece of image data is generated. Then, the extended image generation unit 13 adds the same extended image data ID (identification information) as a search key to each of the generated extended image data. It is assumed that the extended image data ID is associated with the image data input by the image input unit 11. That is, it is assumed that the image data input by the image input unit 11 can be specified using the extended image data ID.

なお、拡張画像データIDには、画像入力部11が入力した画像データIDを用いることとしてもよい。また、拡張画像データIDには、拡張画像生成部13が所定のアルゴリズムにより生成したユニークなID、または、ユーザが入力したユニークなIDを用いることとしてもよい。   Note that the image data ID input by the image input unit 11 may be used as the extended image data ID. The extended image data ID may be a unique ID generated by the extended image generation unit 13 using a predetermined algorithm or a unique ID input by the user.

そして、拡張画像生成部13は、同一の拡張画像IDが設定された拡張画像データ各々を、拡張画像蓄積部14に記憶する。また、表示部15は、必要に応じて、拡張画像蓄積部14に記憶された拡張画像データを、出力装置に表示する。   Then, the extended image generation unit 13 stores the extended image data set with the same extended image ID in the extended image storage unit 14. The display unit 15 displays the extended image data stored in the extended image storage unit 14 on the output device as necessary.

次に、拡張画像生成部13が用いる偏微分方程式について説明する。   Next, the partial differential equation used by the extended image generation unit 13 will be described.

本実施形態では、例えば以下に示す式1の偏微分方程式が用いられるものとする。なお、偏微分方程式については、例えば、池田俊介著「流体の非線形現象−数理解析とその応用−」朝倉書店、または、特開2004−334694(特許文献1)に記載されている。   In the present embodiment, for example, the partial differential equation of Equation 1 shown below is used. The partial differential equation is described in, for example, Shunsuke Ikeda “Nonlinear phenomena in fluids—Mathematical analysis and its application”, Asakura Shoten, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-334694 (Patent Document 1).

I(x,y,n+1)= I(x,y,n)-Δt・(U・∇I(x,y,n)-λ∇・∇I(x,y,n)) 式1
また、上記式1を変形させて、以下の式2で表すことができる。
I (x, y, n + 1) = I (x, y, n) −Δt · (U · ∇I (x, y, n) −λ∇ · ∇I (x, y, n)) Equation 1
Further, the above formula 1 can be modified and expressed by the following formula 2.

{I(x,y,n+1)−I(x,y,n)}/Δt =-U・∇I(x,y,n)+λ∇・∇I(x,y,n) 式2
式2において、左辺が時間項、右辺の第1項が移流項、第2項は拡散項であって、画像を構成する画素の画像強度Iを変数とする。そして、画素を(x,y)、離散化された時間(または時刻)をnとすると、I(x,y,n)は、画素(x,y)の離散化された時間nにおける画像強度である。
{I (x, y, n + 1) −I (x, y, n)} / Δt = −U · ∇I (x, y, n) + λ∇ · ∇I (x, y, n) 2
In Equation 2, the left side is the time term, the first term on the right side is the advection term, the second term is the diffusion term, and the image intensity I of the pixels constituting the image is a variable. If the pixel is (x, y) and the discretized time (or time) is n, I (x, y, n) is the image intensity at the discretized time n of the pixel (x, y). It is.

Δtは時間間隔、λは拡散係数、Uは速度である。また、∇は1次空間微分演算子、∇・∇は2次空間微分演算子、「・」はベクトル内積である。なお、式2の移流項は、速度Uと、画像強度I(x,y,n)の1次空間微分との積で表される。   Δt is the time interval, λ is the diffusion coefficient, and U is the velocity. Further, 1 is a primary spatial differential operator, ∇ / ∇ is a secondary spatial differential operator, and “·” is a vector inner product. Note that the advection term in Equation 2 is represented by the product of the velocity U and the first-order spatial derivative of the image intensity I (x, y, n).

時間間隔Δt、拡散係数λ、および積分回数については、生成する画像の変形の程度などに応じて、所定の値をあらかじめ設定しておくものとする。なお、演算の安定条件を考慮し、時間間隔Δtは比較的小さな値とし、その分、積分回数を比較的多くすることが好ましい。例えば、時間間隔Δtに「0.05秒」を、拡散係数λに「1.0」を、積分回数に「100」を設定することが考えられる。   As for the time interval Δt, the diffusion coefficient λ, and the number of integrations, predetermined values are set in advance according to the degree of deformation of the generated image. Note that it is preferable to set the time interval Δt to a relatively small value in consideration of the calculation stability condition, and to relatively increase the number of integrations accordingly. For example, “0.05 seconds” may be set as the time interval Δt, “1.0” may be set as the diffusion coefficient λ, and “100” may be set as the number of integrations.

速度Uは、画像データの各画素が、新たに生成される拡張画像データにおいてどのように移動するのか(移動の方法、移動の大きさ等)を規定するものである。すなわち、速度Uは、画像データの未来または過去に対応した動きを規定するものである。   The speed U defines how each pixel of the image data moves in the newly generated extended image data (movement method, magnitude of movement, etc.). That is, the speed U defines movement corresponding to the future or past of the image data.

なお、本実施形態の速度Uは、2次元速度ベクトルであって、回転、平行移動、拡散、発散などを表す複数の2次元速度ベクトル(回転ベクトル、並進ベクトル、座標変換ベクトルなど)がメモリまたは外部記憶装置にあらかじめ記憶されているものとする。そして、入力された画像データ(または、生成される拡張画像データ)の種類に応じて、メモリ等に記憶された2次元速度ベクトルの中から所定の2次元速度ベクトルを偏微分方程式に設定することとする。   Note that the velocity U of the present embodiment is a two-dimensional velocity vector, and a plurality of two-dimensional velocity vectors (rotation vector, translation vector, coordinate transformation vector, etc.) representing rotation, translation, diffusion, divergence, etc. are stored in the memory or It is assumed that it is stored in advance in an external storage device. Then, according to the type of input image data (or generated extended image data), a predetermined two-dimensional velocity vector is set in the partial differential equation from among the two-dimensional velocity vectors stored in the memory or the like. And

例えば、後述する図2に示すような顔の画像データを入力する場合、顔の凹凸にあわせて2次元の写真を回転させるようなベクトルを、速度Uとして、あらかじめメモリまたは外部記憶装置に記憶しておくこととする。なお、目および鼻の凹凸に合わせた3次元速度ベクトルを2次元に投影したベクトルを用いることが望ましいが、簡単のため、顔の大きさに見合った楕円を2次元速度ベクトルに投影したものを用いることとしてもよい。   For example, when inputting face image data as shown in FIG. 2 to be described later, a vector that rotates a two-dimensional photograph in accordance with the unevenness of the face is stored in advance in a memory or an external storage device as a speed U. I will keep it. Although it is desirable to use a vector obtained by projecting a three-dimensional velocity vector corresponding to the unevenness of the eyes and nose into a two-dimension, for simplicity, an ellipse corresponding to the size of the face is projected onto the two-dimensional velocity vector. It may be used.

なお、ユーザは、任意の2次元速度ベクトルを設定(または編集)することとしてもよい。   Note that the user may set (or edit) an arbitrary two-dimensional velocity vector.

拡張画像生成部13は、式1または式2に示す偏微分方程式を差分法に従って離散化し、2次元画像面および離散時間軸に沿って積分を再帰的に繰り返す。なお、I(x,y,n)は、入力される画像強度(既知量)であって、I(x,y,n+1)は式1または式2を計算することにより出力される画像強度である。すなわち、所定の積分回数を設定し、設定した積分回数だけ式1または式2を繰り返し計算することで、所望の拡張画像データを生成(出力)することができる。   The extended image generation unit 13 discretizes the partial differential equation shown in Formula 1 or Formula 2 according to the difference method, and recursively repeats integration along the two-dimensional image plane and the discrete time axis. I (x, y, n) is an input image intensity (known amount), and I (x, y, n + 1) is an image output by calculating Equation 1 or Equation 2. It is strength. That is, by setting a predetermined number of integrations and calculating Formula 1 or Formula 2 repeatedly for the set number of integrations, desired extended image data can be generated (output).

なお、生成される拡張画像データは、入力された画像データを当該画像データに対応する時刻から指定された時刻(過去方向または未来方法)だけ、速度Uに基づいて変化したものである。   The generated extended image data is obtained by changing the input image data based on the speed U only at a time (past direction or future method) designated from the time corresponding to the image data.

また、拡張画像生成部13は、入力された画像データの照明を変化させた補正画像データを生成することとしてもよい。すなわち、拡張画像生成部13は、以下に示す式3を用いて、入力された画面データ(n=0)に、様々な輝度値Fを加算または減算し、照明変化に対応した補正画像データを生成することとしてもよい。   Further, the extended image generation unit 13 may generate corrected image data in which illumination of input image data is changed. That is, the extended image generation unit 13 adds or subtracts various luminance values F to the input screen data (n = 0) using Expression 3 shown below to obtain corrected image data corresponding to the illumination change. It may be generated.

I(x,y,n+1)= I(x,y,n)+F 式3
Fは輝度値であって、照明が面光源の場合は線型方程式を、また、照明がスポットライトなどの点光源の場合は非線形方程式を用いることが考えられる。なお、非線形方程式としては、例えば、輝度値Fに以下に示す式4を用いることが考えられる。
I (x, y, n + 1) = I (x, y, n) + F Equation 3
F is a luminance value. When the illumination is a surface light source, a linear equation may be used, and when the illumination is a point light source such as a spotlight, a nonlinear equation may be used. As a nonlinear equation, for example, it is conceivable to use Equation 4 shown below for the luminance value F.

F=Ae−λn 式4
なお、Aは所定の常数である。
F = Ae- λn Formula 4
A is a predetermined constant.

このように照明を変化させた複数の補正画像データを生成した場合、拡張画像生成部13は、補正画像データ毎に式1または式2の偏微分方程式を適用し、照明および速度を変化させた拡張画像データを生成することとしてもよい。また、拡張画像生成部13は、所定の画像データから偏微分方程式を用いて生成した拡張画像データに、式3を適用して照明および速度を変化させた拡張画像データを生成することとしてもよい。   When a plurality of corrected image data in which the illumination is changed is generated in this way, the extended image generation unit 13 applies the partial differential equation of Formula 1 or Formula 2 for each corrected image data, and changes the illumination and speed. Extended image data may be generated. The extended image generation unit 13 may generate extended image data in which illumination and speed are changed by applying Expression 3 to extended image data generated from predetermined image data using a partial differential equation. .

次に、図2および図3を用いて、画像生成蓄積装置1の画像生成処理を具体的に説明する。   Next, the image generation processing of the image generation / storage device 1 will be specifically described with reference to FIGS. 2 and 3.

図2は、1枚の顔の画像200から、異なる視点の顔の画像210、220を生成した場合の説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram when face images 210 and 220 of different viewpoints are generated from one face image 200.

まず、画像入力部11は、正面を向いた顔の画像200を入力画像データとして入力し、画像蓄積部12に記憶する。なお、画像入力部11は、入力された画像データの画像データID(ユーザIDなど)を併せて入力し、画像蓄積部12に記憶することとする。   First, the image input unit 11 inputs a face image 200 facing the front as input image data, and stores the input image data in the image storage unit 12. The image input unit 11 also inputs an image data ID (such as a user ID) of the input image data and stores it in the image storage unit 12.

そして、拡張画像生成部13は、I(x,y,n)の初期値を正面向きの顔の画像データ200とし、偏微分方程式(式1または式2)を所定の回数積分し、異なる視点の顔の拡張画像データを、複数(例えば20枚程度)、生成する。そして、拡張画像生成部13は、生成した拡張画像データ各々に、同一の拡張画像データIDを検索キーとして付加し、拡張画像蓄積部14に記憶する。この場合、拡張画像データIDには、画像入力部11で入力された画像データID(ユーザID)を用いることとする。   Then, the extended image generation unit 13 uses the initial value of I (x, y, n) as the front-facing face image data 200, integrates the partial differential equation (Equation 1 or Equation 2) a predetermined number of times, and performs different viewpoints. A plurality (for example, about 20) of extended image data of the face is generated. Then, the extended image generation unit 13 adds the same extended image data ID as a search key to each of the generated extended image data, and stores it in the extended image storage unit 14. In this case, an image data ID (user ID) input by the image input unit 11 is used as the extended image data ID.

なお、拡張画像生成部13は、下向きの顔の画像データ210を生成する場合は、偏微分方程式の速度Uに、顔の凹凸にあわせて2次元の写真を下向きに回転させる2次元速度ベクトルを設定するものとする。また、拡張画像生成部13は、横向きの顔の画像データ220を生成する場合は、偏微分方程式の速度Uに、顔の凹凸にあわせて2次元の写真を横向きに回転させる2次元速度ベクトルを設定するものとする。   In addition, when generating the image data 210 of the downward face, the extended image generation unit 13 sets a two-dimensional velocity vector for rotating the two-dimensional photograph downward according to the unevenness of the face to the velocity U of the partial differential equation. Shall be set. Further, when generating the image data 220 of the face in the horizontal direction, the extended image generation unit 13 sets a two-dimensional velocity vector for rotating the two-dimensional photograph in the horizontal direction according to the unevenness of the face to the speed U of the partial differential equation. Shall be set.

このように、1枚の顔の画像データから異なる視点の複数の拡張画像データを生成し、当該生成した拡張画像データ各々に同一の拡張画像データIDを付加して拡張画像蓄積部14に記憶する。この画像蓄積部14の複数の拡張画像データを用いることにより、より信頼性の高い認証処理を行うことができる。   In this way, a plurality of extended image data of different viewpoints is generated from one face image data, and the same extended image data ID is added to each of the generated extended image data and stored in the extended image storage unit 14. . By using a plurality of extended image data of the image storage unit 14, more reliable authentication processing can be performed.

例えば、本人認証において、認証の際に入力されたユーザID(または、ユーザIDに対応付けられた所定のID)と一致する拡張画像IDが付加された拡張画像データを抽出する。そして、抽出された拡張画像データは、それぞれ、認証対象となる本人を異なる視点で生成した画像データであるため、認証時に認証対象の本人が所定の方向(正面など)を向いていない場合であっても、本人であると認証することができる。   For example, in the personal authentication, the extended image data to which the extended image ID that matches the user ID (or a predetermined ID associated with the user ID) input at the time of authentication is added is extracted. The extracted extended image data is image data in which the person to be authenticated is generated from different viewpoints. Therefore, the person to be authenticated is not facing a predetermined direction (eg, front) at the time of authentication. However, you can authenticate yourself.

図3は、拡張画像記憶部14に記憶された拡張画像データの一例を示した図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of extended image data stored in the extended image storage unit 14.

図3では、偏微分方程式(式1または式2)および照明変化に対応する計算式(式3)を用いて生成した複数の拡張画像データ(補正画像データを含む)を、マトリックス状のデータベースとして表している。   In FIG. 3, a plurality of extended image data (including corrected image data) generated using the partial differential equation (Equation 1 or 2) and the calculation equation (Equation 3) corresponding to the illumination change are used as a matrix database. Represents.

例えば図3(a)は、所定の模様の画像データを偏微分方程式に入力し、繰り返し計算(積分)する度に生成される拡張画像データを、縦軸方向に蓄積したものである。また、図3(a)は、所定の模様の画像データ(または、拡張画像データ)を照明変化に対応する計算式に入力し、繰り返し計算する度に生成される補正画像データを、横軸方向に蓄積したものである。   For example, FIG. 3A shows a case in which image data having a predetermined pattern is input to a partial differential equation, and extended image data generated every time repeated calculation (integration) is accumulated in the vertical axis direction. FIG. 3A shows the corrected image data generated every time the image data (or extended image data) of a predetermined pattern is input to a calculation formula corresponding to the illumination change and repeatedly calculated. It has been accumulated in.

なお、照明変化に対応する計算式の輝度値Fに例えば「2.0」を設定して繰り返し計算することにより、画像の輝度が線形に変化した補正画像データが生成され、横軸方向に順に蓄積される。また、輝度値Fに設定される値に応じて、生成される補正画像データの連続性が変化する。また、図3(b)、(c)、(d)についても、図3(a)と同様である。   Note that, by repeatedly setting the brightness value F of the calculation formula corresponding to the illumination change to “2.0”, for example, corrected image data in which the brightness of the image has changed linearly is generated, and sequentially in the horizontal axis direction. Accumulated. Further, the continuity of the generated corrected image data changes according to the value set as the luminance value F. 3B, 3C, and 3D are the same as FIG. 3A.

図4は、同一の顔認識アルゴリズムに対する顔認識率をグラフ化したものである。縦軸は認識率であって、横軸は顔の回転変化量(顔の向きの変化量)と照明変化量とをそれぞれ正規化し、定量化(小、中、大)したものである。   FIG. 4 is a graph of the face recognition rate for the same face recognition algorithm. The vertical axis is the recognition rate, and the horizontal axis is the normalized and quantified (small, medium, large) face rotation change amount (face direction change amount) and illumination change amount.

なお、データベース上に記憶された顔画像データ群と、認識対象の未知の顔画像データとの類似性については、両者の正規化相関関数を計算し、その値が大きいほど類似していると判別される。正規化相関関数については、田村秀行著、「コンピュータ画像処理入門」、総研出版、日本工業技術センター編に記載されている。また、顔認識アルゴリズムは、市場で流通している一般的な顔認識アルゴリズムを用いたものである。   For the similarity between the face image data group stored in the database and the unknown face image data to be recognized, the normalized correlation function of both is calculated, and the larger the value, the more similar Is done. The normalized correlation function is described in Hideyuki Tamura, “Introduction to Computer Image Processing”, Soken Publishing, Japan Industrial Technology Center. Further, the face recognition algorithm uses a general face recognition algorithm distributed in the market.

図4では、本実施形態により生成された拡張画像データを記憶した拡張画像蓄積部14のデータベースを用いた場合400、回転・照明変化量が大きい場合であっても急激に認識率が低下することなく、高い認識率を確保できることを示している。一方、従来のデータベースを用いた場合410では、カメラ撮影などにより限られた顔データ(所定の向きおよび所定の照明での顔データ)しか存在しないため、回転・照明変化量が大きい場合は認識率が急激に低下してしまうことを示している。   In FIG. 4, when the database of the extended image storage unit 14 storing the extended image data generated according to the present embodiment is used, the recognition rate rapidly decreases even when the rotation / illumination change amount is large. It shows that a high recognition rate can be secured. On the other hand, in the case of using the conventional database 410, there is only limited face data (face data with a predetermined direction and a predetermined illumination) due to camera photography or the like, and therefore the recognition rate when the rotation / illumination change amount is large. Shows a sharp drop.

以上説明した本実施形態では、偏微分方程式に所定の画像データを入力することにより、当該画像データを時間的および空間的に変化させた様々なバリエーションの拡張画像データを生成することができる。そして、生成した拡張画像データを順に蓄積していくことで、時間的および空間的に密度の高いデータベースを作成することができる。   In the present embodiment described above, by inputting predetermined image data to the partial differential equation, extended image data of various variations in which the image data is temporally and spatially changed can be generated. Then, by accumulating the generated extended image data in order, a database having a high temporal and spatial density can be created.

また、本実施形態で生成した拡張画像データを用いることにより、画像データの検索または認証(本人認証など)において、本来は同一である画像が不一致となる場合、または、本来は同一である画像を見逃してしまう場合などを、回避することができる。すなわち、本実施形態では、検索または認証の精度をより向上させることができる。   Further, by using the extended image data generated in the present embodiment, when the image that is originally the same does not match in the search or authentication (such as personal authentication) of the image data, or the image that is originally the same The case where it misses can be avoided. That is, in this embodiment, the accuracy of search or authentication can be further improved.

また、本実施形態では、照明の変化に対応した補正画像データを生成する。これにより、認証時における照明が変化している場合であっても、本来は同一である画像データをより高い精度で検出することができる。   In the present embodiment, corrected image data corresponding to a change in illumination is generated. Thereby, even if the illumination at the time of authentication is changing, the image data that is originally the same can be detected with higher accuracy.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、1枚の画像データを偏微分方程式に入力して、時間的および空間的に変化させた拡張画像データを生成することとした。しかしながら、本発明はこれに限定されず、時系列な複数の画像データを入力し、当該複数の画像データ間を、補完する拡張画像データを生成することとしてもよい。   In addition, this invention is not limited to said embodiment, Many deformation | transformation are possible within the range of the summary. For example, in the present embodiment, one piece of image data is input to the partial differential equation to generate extended image data that is temporally and spatially changed. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of time-series image data may be input, and extended image data that complements the plurality of image data may be generated.

また、本実施形態では画像データを用いることとしたが、画像データ以外の各種データに適用することも考えられる。   In this embodiment, image data is used. However, application to various data other than image data is also conceivable.

本発明の一実施形態が適用された画像生成蓄積装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an image generation / storage device to which an embodiment of the present invention is applied. 1枚の顔の画像データから、異なる視点の顔の画像データを生成する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of producing | generating the face image data of a different viewpoint from the image data of one face. マトリックス状のデータベースの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a matrix-like database. 顔認識率の一例をグラフ化した図である。It is the figure which graphed an example of the face recognition rate. モーフィングによる中間画像の生成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the production | generation of the intermediate image by morphing.

符号の説明Explanation of symbols

1:画像生成蓄積装置11:画像入力部、12:画像蓄積部、13:拡張画像生成部、14:拡張画像蓄積部、15:表示部
1: Image generation and storage device 11: Image input unit, 12: Image storage unit, 13: Extended image generation unit, 14: Extended image storage unit, 15: Display unit

Claims (5)

画像生成蓄積装置であって、
画像データを記憶する第1の記憶手段と、
画素の移動を決定する速度をあらかじめ記憶した第2の記憶手段と、
画像データを入力する入力手段と、
前記第2の記憶手段に記憶された速度にもとづいて、前記入力した画像データに対して偏微分方程式を適用し、前記画像データを時間的および空間的に変化させた少なくとも1つの画像データを生成する生成手段と、
前記生成した画像データ各々に、前記入力手段が入力した画像データに対応付けられた、同一の識別情報を付加し、前記第1の記憶手段に蓄積する蓄積手段と、を備えること
を特徴とする画像生成蓄積装置。
An image generation and storage device,
First storage means for storing image data;
Second storage means for storing in advance a speed for determining the movement of the pixel;
Input means for inputting image data;
Based on the speed stored in the second storage means, a partial differential equation is applied to the input image data to generate at least one image data in which the image data is temporally and spatially changed. Generating means for
Storage means for adding the same identification information associated with the image data input by the input means to each of the generated image data, and storing the same in the first storage means. Image generation and storage device.
請求項1記載の画像生成蓄積装置であって、
前記偏微分方程式は、移流項と時間項とを含み、画素の画像強度を変数として有し、
前記移流項は、前記第2の記憶手段に記憶された速度と、前記画像強度の1次空間微分と、の積であること
を特徴とする画像生成蓄積装置。
The image generation and storage device according to claim 1,
The partial differential equation includes an advection term and a time term, and has a pixel image intensity as a variable,
The advection term is a product of a speed stored in the second storage means and a first-order spatial derivative of the image intensity.
請求項1記載の画像生成蓄積装置であって、
前記入力手段が入力した画像データの輝度を、所定の線形方程式または所定の非線形方程式を適用して変化させた少なくとも1つの補正画像データを生成し、前記第1の記憶手段に記憶する補正手段と、をさらに備え、
前記生成手段は、前記補正画像データ各々について、前記偏微分方程式を適用し、当該補正画像データを時間的および空間的に変化させた画像データを生成すること
を特徴とする画像生成蓄積装置。
The image generation and storage device according to claim 1,
Correction means for generating at least one corrected image data in which the luminance of the image data input by the input means is changed by applying a predetermined linear equation or a predetermined nonlinear equation, and storing the corrected image data in the first storage means; Further comprising
The generation unit applies the partial differential equation to each of the corrected image data, and generates image data obtained by changing the corrected image data temporally and spatially.
情報処理装置が行う画像生成蓄積方法であって、
前記情報処理装置は、画像データを記憶する第1の記憶部と、画素の移動を決定する速度をあらかじめ記憶した第2の記憶部と、処理部と、を備え、
前記処理部は、
画像データを入力する入力ステップと、
前記第2の記憶部に記憶された速度にもとづいて、前記入力した画像データに対して偏微分方程式を適用し、前記画像データを時間的および空間的に変化させた少なくとも1つの画像データを生成する生成ステップと、
前記生成した画像データ各々に、前記入力ステップで入力した画像データに対応付けられた、同一の識別情報を付加し、前記第1の記憶部に蓄積する蓄積ステップと、を行うこと
を特徴とする画像生成蓄積方法。
An image generation and accumulation method performed by an information processing apparatus,
The information processing apparatus includes a first storage unit that stores image data, a second storage unit that stores in advance a speed for determining pixel movement, and a processing unit.
The processor is
An input step for inputting image data;
Based on the speed stored in the second storage unit, a partial differential equation is applied to the input image data to generate at least one image data in which the image data is temporally and spatially changed. Generating step to
Adding the same identification information associated with the image data input in the input step to each of the generated image data, and storing in the first storage unit. Image generation and accumulation method.
情報処理装置が実行する画像生成蓄積プログラムであって、
前記情報処理装置は、画像データを記憶する第1の記憶部と、画素の移動を決定する速度をあらかじめ記憶した第2の記憶部と、処理部と、を備え、
前記処理部は、
画像データを入力する入力ステップと、
前記第2の記憶部に記憶された速度にもとづいて、前記入力した画像データに対して偏微分方程式を適用し、前記画像データを時間的および空間的に変化させた少なくとも1つの画像データを生成する生成ステップと、
前記生成した画像データ各々に、前記入力ステップで入力した画像データに対応付けられた、同一の識別情報を付加し、前記第1の記憶部に蓄積する蓄積ステップと、を実行させること
を特徴とする画像生成蓄積プログラム。

An image generation and accumulation program executed by an information processing apparatus,
The information processing apparatus includes a first storage unit that stores image data, a second storage unit that stores in advance a speed for determining pixel movement, and a processing unit.
The processor is
An input step for inputting image data;
Based on the speed stored in the second storage unit, a partial differential equation is applied to the input image data to generate at least one image data in which the image data is temporally and spatially changed. Generating step to
Adding the same identification information associated with the image data input in the input step to each of the generated image data, and storing in the first storage unit. An image generation and storage program.

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