JP2008158626A - テンプレート作成装置，テンプレート作成方法，その方法を実装したテンプレート作成プログラム，そのプログラムを格納した記憶媒体と、テンプレートマッチング装置，テンプレートマッチング方法，その方法を実装したテンプレートマッチングプログラム，そのプログラムを格納した記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像とテンプレート間における一致度の演算における演算コストを低くする。
【解決手段】まず、前記入力画像から検出対象を含むテンプレート領域を決定する（１０１）。次に、その決定されたテンプレート領域からテンプレート画像を切り出し、その切り出したテンプレート画像に基づいて背景領域を決定する（１０２）。そして、前記テンプレート画像の各画素に対して勾配の大きさを求めて勾配画像を算出し（１０３）、前記算出された勾配画像における勾配の大きさに基づいてテンプレート画素を決定する（１０４）。決定されたテンプレート画素は画素情報を間引いたテンプレートとなる。また、画素情報を間引いたテンプレートを用いて、入力画像と前記テンプレート間の一致度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テンプレート画像を用いた画像認識技術に関するものである。

従来、画像認識において、検索対象の全て、もしくは、検索対象の一部の画像をテンプレート（即ち、テンプレート画像）として用いた場合、一般に、そのテンプレート画像のサイズは３２×３２画素、もしくは４８×４８画素が用いられている。そのため、一致度の演算の際に使用されるテンプレート画像の画素の個数が数百から数千程度になり、マッチング演算のコストが高くなることが知られている。現在、このテンプレート画像の画素の個数の増大を考慮し、画素情報を間引いたテンプレートを用いたマッチング演算手法が提案されている。

さらに、一致度の演算結果の信頼性をより高めるために、等間隔にある画素の情報を用いるのではなく、用いる画素の位置を適切に選択するという手法も提案されている。一般に、これら選択された画素の位置は非構造的な位置となるため、これらの手法では、一致度の演算の際に用いる画素の位置に関する情報を示すために、例えば、図１５のように、テンプレート画像１００４とは別にマスク画像２００１を用いている。

より具体的には、一致度の演算において、テンプレート画像から選択した画素ｂと同一位置座標に位置するマスク画像の画素に対して、その画素の輝度レベルが「０」か否かを判断している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−６２６３１号公報（段落［００３９］〜［００４０］等）。

上述の一致度の演算にあるような、マスク画像の各画素の輝度レベルを判断するオペレーションは、一般的なＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）では、消費する演算コストが高い（即ち、演算量が大きい）、という課題がある。

本発明は、前記課題に基づいてなされたものであって、演算コストを低く抑えて一致度を算出するために画素情報を間引いたテンプレートを作成するテンプレート作成装置，テンプレート作成方法，その方法を実装したテンプレート作成プログラム，そのプログラムを格納した記憶媒体と、画素情報を間引いたテンプレートを用いて演算コストを低く抑えて一致度を算出するテンプレートマッチング装置，テンプレートマッチング方法，その方法を実装したテンプレートマッチングプログラム，そのプログラムを格納した記憶媒体と、を提供することにある。

前記課題の解決を図るために、請求項１記載の発明は、検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像を格納し、該入力画像に基づいて画素情報を間引いたテンプレートを作成するテンプレート作成装置であって、前記入力画像から検出対象を含むテンプレート領域を決定するテンプレート作成領域決定部と、前記決定されたテンプレート領域からテンプレート画像を切り出し、その切り出したテンプレート画像に基づいて背景領域を決定する背景領域決定部と、前記テンプレート画像の各画素に対して勾配の大きさを求め、勾配画像を算出する勾配画像作成部と、前記算出された勾配画像における勾配の大きさに基づいてテンプレート画素を決定するテンプレート画素決定部と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記テンプレート画素決定部が、一時除外領域を所定の除外領域で初期化する初期化手段と、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索する手段，勾配値が最小となる画素を有効画素として探索する手段のうちいずれかを選択する探索方針選択手段と、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、前記探索方針選択手段で選択された手段によって有効画素を探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す勾配値に基づく第１要素抽出手段と、前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加するテンプレート作成手段と、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する一時除外領域更新手段と、前記勾配値に基づく第１要素抽出手段，テンプレート作成手段，一時除外領域更新手段の順に繰り返して実行する手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記テンプレート画素決定部が、一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第１初期化手段と、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最大勾配値に基づく第１要素抽出手段と、前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第１テンプレート作成手段と、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第１一時除外領域更新手段と、前記最大勾配値に基づく第１要素抽出手段，第１テンプレート作成手段，第１一時除外領域更新手段の順に繰り返して実行する手段と、一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第２初期化手段と、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最小となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最小勾配値に基づく第１要素抽出手段と、前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第２テンプレート作成手段と、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第２一時除外領域更新手段と、前記最小勾配値に基づく第１要素抽出手段，第２テンプレート作成手段，第２一時除外領域更新手段の順に繰り返して実行する手段と、を備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像を格納し、該入力画像に基づいて画素情報を間引いたテンプレートを作成する装置に使用するテンプレート作成方法であって、前記記憶部から前記入力画像を読み出し、該入力画像から検出対象を含むテンプレート領域を決定するテンプレート作成領域決定ステップと、前記決定されたテンプレート領域からテンプレート画像を切り出し、その切り出したテンプレート画像に基づいて背景領域を決定する背景領域決定ステップと、前記テンプレート画像の各画素に対して勾配の大きさを求め、勾配画像を算出する勾配画像作成ステップと、前記算出された勾配画像における勾配の大きさに基づいてテンプレート画素を決定するテンプレート画素決定ステップと、を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記テンプレート画素決定ステップが、一時除外領域を所定の除外領域で初期化する初期化ステップと、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索するステップ，勾配値が最小となる画素を有効画素として探索するステップのうちいずれかを選択する探索方針選択ステップと、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、前記探索方針選択ステップで選択されたステップによって有効画素を探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す勾配値に基づく第１要素抽出ステップと、前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加するテンプレート作成ステップと、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する一時除外領域更新ステップと、前記勾配値に基づく第１要素抽出ステップ，テンプレート作成ステップ，一時除外領域更新ステップの順に繰り返して実行するステップと、有することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記テンプレート画素決定ステップが、一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第１初期化ステップと、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最大勾配値に基づく第１要素抽出ステップと、前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第１テンプレート作成ステップと、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第１一時除外領域更新ステップと、前記最大勾配値に基づく第１要素抽出ステップ，第１テンプレート作成ステップ，第１一時除外領域更新ステップの順に繰り返して実行するステップと、一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第２初期化ステップと、所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最小となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最小勾配値に基づく第１要素抽出ステップと、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第２一時除外領域更新ステップと、前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第２テンプレート作成ステップと、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第２一時除外領域更新ステップと、前記最小勾配値に基づく第１要素抽出ステップ，第２テンプレート作成ステップ，第２一時除外領域更新ステップの順に繰り返して実行するステップと、を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、テンプレート作成プログラムであって、請求項４乃至６のいずれかに記載のテンプレート作成方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、記憶媒体であって、請求項４乃至６のいずれかに記載のテンプレート作成方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述し、そのコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像と画素情報を間引いたテンプレートを格納し、該入力画像と該テンプレート間の一致度を判定するテンプレートマッチング装置であって、入力画像に対し、勾配演算処理を施し、勾配画像を算出し生成する探索対象勾配画像作成部と、生成された前記勾配画像と前記テンプレート間の一致度を算出する一致度算出部と、算出された一致度と所定の閾値を比較し、入力画像と前記テンプレートが一致しているか否かを判定する一致判定部と、を備えることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記一致度算出部が、前記勾配画像を構成する各々の画素値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の画素値の積を求め、該各々の積の和を一致度と見做す手段、を備えることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記一致度算出部が、前記勾配画像を構成する各々の画素の濃度値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の濃度値との差の絶対値を求め、該各々の絶対値の和を一致度と見做す手段、を備えることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像と画素情報を間引いたテンプレートを格納し、該入力画像と該テンプレート間の一致度を判定する装置に使用するテンプレートマッチング方法であって、前記記憶部から前記入力画像を読み出し、入力画像に対し、勾配演算処理を施し、勾配画像を算出し生成する探索対象勾配画像作成ステップと、生成された前記勾配画像と前記テンプレート間の一致度を算出する一致度算出ステップと、算出された一致度と所定の閾値を比較し、入力画像と前記テンプレートが一致しているか否かを判定する一致判定ステップと、を有することを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記一致度算出ステップが、前記勾配画像を構成する各々の画素値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の画素値の積を求め、該各々の積の和を一致度と見做すステップ、を有することを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記一致度算出ステップが、前記勾配画像を構成する各々の画素の濃度値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の濃度値との差の絶対値を求め、該各々の絶対値の和を一致度と見做すステップ、を有することを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、テンプレートマッチングプログラムであって、請求項１２乃至１４のいずれかに記載のテンプレートマッチング方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述したことを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、記憶媒体であって、請求項１２乃至１４のいずれかに記載のテンプレートマッチング方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述し、そのコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とする。

前記請求項１，４記載の発明は、画素情報を間引いたテンプレートを作成できる。

前記請求項２，３，５，６記載の発明は、有効画素の隔たりを防ぐことができる。

前記請求項７記載の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のテンプレート作成方法をコンピュータプログラムとして記載できる。

前記請求項８記載の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のテンプレート作成方法を実装したコンピュータプログラムを記憶媒体に記録できる。

前記請求項９，１２記載の発明は、前記勾配画像と画素情報を間引いたテンプレート間の一致度を算出できる。

前記請求項１０，１３記載の発明は、画素情報を間引いたテンプレートの画素値に基づく一致度を算出できる。

前記請求項１１，１４記載の発明は、画素情報を間引いたテンプレートの画素の濃度値に基づく一致度を算出できる。

前記請求項１５記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれかに記載のテンプレートマッチング方法をコンピュータプログラムとして記載できる。

前記請求項１６記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれかに記載のテンプレートマッチング方法を実装したコンピュータプログラムを記憶媒体に記録できる。

以上示したように請求項１，２，３，４，５，６の発明によれば、テンプレートマッチング演算で消費する演算コストを低くするテンプレートを作成できる。

請求項７の発明によれば、テンプレート作成方法を実装したコンピュータプログラムを提供できる。

請求項８の発明によれば、テンプレート作成方法を実装したコンピュータプログラムを記録した記憶媒体を提供できる。

請求項９，１２の発明によれば、勾配画像とテンプレート間の一致度に基づいて、入力画像と前記テンプレート間の一致を判定できる。消費する演算コストの低いテンプレートマッチング演算を実行できる。

請求項１０，１１，１３，１４の発明によれば、消費する演算コストの低いテンプレートマッチング演算を実行できる。

請求項１５の発明によれば、テンプレートマッチング方法を実装したコンピュータプログラムを提供できる。

請求項１６の発明によれば、テンプレートマッチング方法を実装したコンピュータプログラムを記録した記憶媒体を提供できる。

これらを以って画像認識技術分野に貢献できる。

本実施形態を図面等に基づいて詳細に説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態におけるテンプレート作成装置を図１に基づいて説明する。なお、図１は、第１実施形態におけるテンプレート作成装置の構成図である。

テンプレート作成装置は、図１中の符号１０１〜１０４で示される機能部から構成される。

テンプレート作成領域決定部１０１は、入力画像を取得し、該入力画像から検出対象を含むテンプレート領域を決定する（取得する）。例えば、テンプレート作成領域決定部１０１は、一般的な記憶部（例えば、ハードディスク装置やメモリ）から入力画像を取得しても良いし、前記記憶部に入力画像を格納しても良い。また、テンプレート領域を決定（指定）する手段は、例えば、テンプレート作成装置に接続されたポインティング装置とディスプレイ装置の組合せを含むユーザインタフェース手段であっても良い。

背景領域決定部１０２は、テンプレート作成領域決定部１０１によって決定されたテンプレート領域からテンプレート画像を切り出し、その切り出したテンプレート画像に基づいて背景領域を決定する。

勾配画像作成部１０３は、前記テンプレート画像の各画素に対して勾配の大きさを求め、勾配画像を算出する。

テンプレート画素決定部１０４は、算出された勾配画像における勾配の大きさに基づいてテンプレート画素を決定する。

なお、テンプレート作成装置における情報は、予め備えられた記憶部（例えば、メモリやハードディスク装置）に格納され管理される。また、各機能部を制御する制御部（例えば、ＣＰＵ）を有していても良い。

上述のテンプレート作成装置で実行されるテンプレート画像の作成手順を図２，図３に基づいて詳細に説明する。

図２は、テンプレート画像を作成する手順を示すフローチャートである。

まず、図３に示すように、カメラ１０００から取込まれた検出対象を含む入力画像１００１に対して、テンプレート画像を作成するためのテンプレート領域１００２を、検出対象１００３の全部もしくは一部を含むように、手動もしくは自動で決定する（Ｓ２０１：テンプレート作成領域決定部１０１）。

次に、前記テンプレート領域１００２からテンプレート画像１００４を切り出し、この切り出されたテンプレート画像１００４から背景領域を示す背景マスク画像１００５を決定する（Ｓ２０２：背景領域決定部１０２）。なお、テンプレート領域および背景領域を自動的に決定する方法は、ブルーバックを用いる方法等を採用すれば、既に公知の一般的な処理により容易に実現できるため、本実施形態では説明を省略する。

次に、図４に示すように、テンプレート画像１００４の各画素に対して勾配の大きさを求め、勾配画像３０００を算出する（Ｓ２０３：勾配画像作成部１０３）。なお、ノイズの影響を軽減するために、テンプレート画像１００４に予めガウシアンフィルタなどで処理を施してもよい。

次に、最大勾配値を用いる方法で、テンプレート要素（ベクトル）を選定し、テンプレートに追加する（Ｓ２０４：テンプレート画素決定部１０４の一部の処理）。より具体的には、勾配画像３０００内で、勾配の大きさの大きい順にＮｍａｘ個の画素を抽出する。

そして、最小勾配値を用いる方法で、テンプレート要素を選定し、テンプレートに追加する（Ｓ２０５：テンプレート画素決定部１０４の一部の処理）。より具体的には、勾配画像３０００内で、勾配の大きさの小さい順にＮｍｉｎ個の画素を抽出する。

必要があれば、前記作成したテンプレートを正規化する（Ｓ２０６：テンプレート画素決定部１０４の一部の処理）。

なお、上記のテンプレート画像を作成する手順では、より明確な効果を得るために、最大勾配値を用いる方法と最小勾配値を用いる方法の双方を使っているが、最初に、どちらか一方の方法を選択し、その方法のみを使ってテンプレート画像を作成しても良い。

上述のテンプレートを作成するためのサブルーチン（Ｓ２０４）を図５及び図６に基づいて詳細に説明する。

まず、初期化処理を行う。図５中の初期化処理は以下の通りである。

特定された画素の個数Ｎを初期化（例えば、「０」に初期化）する（Ｓ３０１）。

そして、一時マスク画像４００１にマスク画像１００５をコピーする（Ｓ３０２）。即ち、一時マスク画像（一時除外領域）を所定のマスク画像で初期化する。

次に、所定のマスク画像（除外領域）に含まれず、かつ、一時マスク画像に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す処理（最大勾配値に基づく第１要素抽出処理）を行う。図５中では、最大勾配値に基づく第１要素抽出処理は以下の通りである。

まず、特定された画素の個数Ｎが所定の個数に達していないかを判断し（Ｓ３０３）、ステップＳ３０３の判断において、特定された画素の個数Ｎが所定の個数に達していない場合には、ステップＳ３０４に進む。特定された画素の個数Ｎが所定の個数に達している場合には、当該処理を終了する。

ステップＳ３０４では、画像濃度最大値ＭＡＸを初期化（例えば、「０」に初期化）する。

続いて、全ての画素を処理したかを判断し（Ｓ３０５）、ステップＳ３０５の判断において全ての画素を処理した場合には、ステップＳ３１１へ進む。全ての画素を処理していない場合には、ステップＳ３０６へ進む。

ステップＳ３０６では、次の画素を選択する。

続いて、一時マスク画像４００１でマスクされている画素かを判断し（Ｓ３０７）、ステップＳ３０７の判断において、マスクされている画素である場合には、ステップＳ３０５へ戻る。マスクされていない画素である場合には、ステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０８では、選択された画素の濃度値が画像濃度最大値ＭＡＸを超えているかを判断し、選択された画素の濃度値が画像濃度最大値ＭＡＸを超えていない場合には、ステップＳ３０５へ戻る。選択された画素の濃度値が画像濃度最大値ＭＡＸを超えている場合には、ステップＳ３０９へ進む。

ステップＳ３０９では、選択された画素の濃度値を画像濃度最大値ＭＡＸとする。

続いて、選択された画素の相対位置ＰＯＳを記憶部の所定領域に保存し、ステップＳ３０５へ戻る（Ｓ３１０）。

次に、入力画像（または、入力画像から切り出した探索対象領域）のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトル（或いは、ペア）をテンプレートの要素としてテンプレートに追加する処理（第１テンプレート作成処理）を行う。

ここで、図１５中のマスク画像２００１における有効画素２０００（即ち、図７Ａ中の有効画素２０００）の位置から図７Ｂ中の相対的位置６００１を求める方法を詳細に説明する。なお、以下の説明で図１５中の符号と同じ符号のものの説明は省略する。

まず、図８中のマスク画像２００１を全ての有効画素２０００とともに、その原点５０００が、図９中の探索対象画像７０００と同一のサイズの一時画像５００１の原点５００２に一致するように重ねる。なお、探索対象画像とは、図３に示す入力画像１００１そのもの、もしくはその一部である。

そして、図７Ｂに示すように、前記一時画像５００１を一次元のメモリイメージ６０００に展開し、この一次元のメモリイメージ６０００上における有効画素２０００の原点５００２からの距離を相対的位置６００１とする。

図５中では、第１テンプレート作成処理は以下の通りである。

まず、ステップＳ３１１では、画像濃度最大値ＭＡＸをとる画素を有効画素２０００として、その有効画素２０００の値と相対的位置６００１とをベクトル（Ｖ，Ｄ）としてテンプレートに追加する。

そして、前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時マスク画像に追加する処理（一時マスク画像更新処理）を行う。この処理によって、その有効画素の探索位置の近傍領域をテンプレートを構成する要素（例えば、第１要素）抽出対象外とすることができる。図５中では、一時マスク画像更新処理は以下の通りである。

まず、一時マスク画像４００１に対して、有効画素２０００の相対位置ＰＯＳの近傍領域４０００をマスク領域として追加する（Ｓ３１２）。

続いて、特定された画素の個数Ｎに１を加算し、ステップＳＳ３０３へ戻る（Ｓ３１３）。

なお、前記近傍領域４０００は、例えば、３×３画素の矩形領域などであって、テンプレート画像のサイズ、用いる画素の個数、および対象物の性質に基づいて予め任意に決定するものとする。

テンプレートを作成するためのサブルーチン（Ｓ２０５）を図６及び図１０に基づいて説明する。

最初に、初期化処理を行う。図１０中の初期化処理は以下の通りである。

まず、特定された画素の個数Ｎを初期化（例えば、「０」に初期化）する（Ｓ４０１）。

そして、一時マスク画像４００１にマスク画像１００５をコピーする（Ｓ４０２）。即ち、一時マスク画像（一時除外領域）を所定のマスク画像で初期化する。

次に、所定のマスク画像（除外領域）に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最小となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す処理（最小勾配値に基づく第１要素抽出処理）を行う。図１０中では、最小勾配値に基づく第１要素抽出処理は以下の通りである。

まず、特定された画素の個数Ｎが所定の個数に達していないかを判断し（Ｓ４０３）、ステップＳ４０３の判断において、特定された画素の個数Ｎが所定の個数に達していない場合には、ステップＳ４０４へ進む。特定された画素の個数Ｎが所定の個数に達している場合には、当該処理を終了する。

ステップＳ４０４では、画像濃度最小値ＭＩＮを初期化（例えば、「０」に初期化）する。

続いて、全ての画素を処理したかを判断し（Ｓ４０５）、ステップＳ４０５の判断において全ての画素を処理した場合には、ステップＳ４１１へ進む。全ての画素を処理していない場合には、ステップＳ４０６へ進む。

続いて、ステップＳ４０６では、次の画素を選択する。

続いて、一時マスク画像４００１でマスクされている画素かを判断し（Ｓ４０７）、ステップＳ４０７の判断においてマスクされている画素である場合には、ステップＳ４０５に戻る。ステップＳ４０７の判断においてマスクされていない画素である場合には、ステップＳ４０８へ進む。

ステップＳ４０８では、選択された画素の濃度値が画像濃度最小値ＭＩＮ未満であるかを判断し、ステップＳ４０８の判断において選択された画素の濃度値が画像濃度最小値ＭＩＮ未満でない場合には、ステップＳ４０５に戻る。選択された画素の濃度値が画像濃度最小値ＭＩＮ未満である場合には、ステップＳ４０９へ進む。

ステップＳ４０９では、選択された画素の濃度値を画像濃度最小値ＭＩＮとする。

そして、選択された画素の相対位置ＰＯＳを記憶部の所定領域に保存し、ステップＳ４０５に戻る（Ｓ４１０）。

次に、入力画像（または、入力画像から切り出した探索対象領域）のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素からなるベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する処理（第２テンプレート作成処理）を行う。図１０中では、第２テンプレート作成処理は以下の通りである。

まず、ステップＳ４１１では、画像濃度最小値ＭＩＮをとる画素を有効画素２０００として、その有効画素２０００の値と相対的位置６００１とをベクトル（Ｖ，Ｄ）としてテンプレートに追加する。

そして、前記有効画素の探索位置の近傍を前記一時除外領域に追加する処理（一時マスク画像更新処理）を行う。この処理によって、その有効画素の探索位置の近傍領域をテンプレートを構成する要素（例えば、第１要素）抽出対象外とすることができる。図１０中では、一時マスク画像更新処理は以下の通りである。

まず、一時マスク画像４００１に対して、画素の相対位置ＰＯＳの近傍領域４０００をマスク領域として追加する（Ｓ４１２）。

そして、特定された画素の個数Ｎに「１」を加算し、ステップＳ４０３に戻る（Ｓ４１３）。

以上の処理によって、図４中の有効画素画像３００１に示すように、有効画素が位置に偏なく算出される。さらに、第１テンプレート作成処理及び第２テンプレート作成処理によって、最小勾配値に基づくテンプレートと最大勾配値に基づくテンプレートを有する（合わせた）テンプレート（最終的なテンプレート）を取得した。

なお、前記最終的なテンプレートに対し、さらに、次に挙げるような正規化処理（Ｓ２０６）を行っても良い。テンプレートを構成する全てのベクトル（Ｖ，Ｄ）ｉを正規化されたベクトル（Ｖｎ，Ｄ）ｉに変換する手順を図１１に基づいて説明する。

テンプレートを構成する有効画素に対する平均ＡＶＲを算出する。

まず、マッチング演算で用いる画素の個数であるＮｍａｘとＮｍｉｎとの合計個数を求める（Ｓ５０１）。

次に、和ＳＵＭを初期化（例えば、「０」に初期化）する（Ｓ５０２）。

次に、カウンタＡを初期化（例えば、「０」に初期化）する（Ｓ５０３）。

次に、カウンタＡが合計個数未満であるかを判断し（Ｓ５０４）、ステップＳ５０４の判断においてカウンタＡが合計個数未満である場合には、ステップＳ５０５へ進む。カウンタＡが合計個数未満でない場合には、ステップＳ５０７へ進む。

ステップＳ５０５では、有効画素２０００の値を和ＳＵＭに加算する。

次に、カウンタＡに「１」を加算し、ステップＳ５０４へ戻る（Ｓ５０６）。

ステップＳ５０７では、２乗和ＳＵＭＳＱを初期化（例えば、「０」に初期化）する。

次に、和ＳＵＭから平均ＡＶＲを算出する（Ｓ５０８）。

テンプレートを構成する有効画素に関する２乗和ＳＵＭＳＱを算出する。

次に、カウンタＢを初期化する（Ｓ５０９）。

次に、カウンタＢが合計個数未満であるかを判断し（Ｓ５１０）、ステップＳ５１０の判断において、カウンタＢが合計個数未満である場合には、有効画素２０００の値から平均ＡＶＲを減じる（Ｓ５１１）。

次に、２乗和ＳＵＭＳＱに有効画素２０００の値の２乗を加算する（Ｓ５１２）。

次に、カウンタＢに１を加算し、ステップＳ５１０に戻る（Ｓ５１３）。

ステップＳ５１４では、２乗和ＳＵＭＳＱの平方根ＡＶＲＳＱを算出する。

２乗和平方根ＡＶＲＳＱに基づく正規化を行い正規化されたテンプレートを出力する。即ち、２乗和平方根ＡＶＲＳＱをもって、全ての前記有効画素の値を除する。

次に、カウンタＣを初期化（例えば、「０」に初期化）する（Ｓ５１５）。

次に、カウンタＣが合計個数未満であるかを判断し（Ｓ５１６）、ステップＳ５１６の判断においてカウンタＣが合計個数未満である場合には、ステップＳ５１７へ進む。カウンタＣが合計個数未満でない場合には、当該処理を終了する。

ステップＳ５１７では、有効画素２０００の値を２乗和ＳＵＭＳＱの平方根で除した値を、正規化された有効画素２０００の値とする。

次に、カウンタＣに１を加算し、ステップＳ５１６に戻る（Ｓ５１８）。

以上の手順によって、図３に示す入力画像１００１の１枚ごとに、ＮｍａｘとＮｍｉｎとの合計と同一個数のベクトル（Ｖｎ，Ｄ）ｉから構成されるテンプレートが作成される。

なお、図３に示す入力画像１００１としてはカラー画像を用いてもよい。例えば、Ｒ画像、Ｇ画像、およびＢ画像などの３組の画像、もしくはＹ画像、Ｕ画像、およびＶ画像などの３組の画像、などである。ＲＧＢカラー画像の場合、テンプレート画像を構成するベクトルの要素において、勾配については、ＲＧＢの各チャネルに対する複数の勾配とすればよい。一致度の算出においては、チャネルごとに算出される一致度の積を用いるなどすればよい。

また、入力画像に関しては、カメラによる撮像画像にかぎらず、ＣＧ画像等であってもよいものとする。図５と図１０に示した処理は、どちらを先に実行しても良い。

［第２実施形態］
第２実施形態におけるテンプレートマッチング装置を図１２に基づいて説明する。テンプレートマッチング装置は、符号１０５〜１０７で示される機能部から構成される。

探索対象勾配画像作成部１０５は、例えば、図９に示すように、探索対象画像７０００に対して、第１実施形態においてテンプレートを作成した際と同様の勾配演算処理を施し、探索対象勾配画像７００１を算出する（生成する）。なお、ノイズの影響を軽減するために、テンプレート領域画像に予めガウシアンフィルタなどで処理を施してもよい。

以下の説明で、探索対象勾配画像７００１のサイズおよび対応するメモリ領域の先頭ポインタは、各々（Ｗｒ，Ｈｒ）およびＰｒである。さらに、テンプレート画像１００４のサイズおよび対応するメモリ領域の先頭ポインタは、各々（Ｗｔ，Ｈｔ）およびＰｔである。図１３に示す一致度演算対象領域８０００に対して固定的な相対的位置にある一致度演算対象領域位置８００１の探索対象勾配画像７００１上での座標を（Ｘ，Ｙ）とする。

一致度算出部１０６は、生成された探索対象勾配画像とテンプレート（例えば、第１実施形態におけるテンプレートのように画素情報を間引いたテンプレート）間の一致度を、後述するテンプレートマッチング演算処理手順に基づいて算出する。

前記テンプレートマッチング演算処理手順を図１４に基づいて詳細に説明する。

最初に、テンプレートを構成する有効画素に対する平均ＡＶＲを算出する処理（平均値算出処理）を実行する。図１４における平均値算出処理を以下に説明する。

まず、マッチング演算で用いる画素の個数であるＮｍａｘとＮｍｉｎとの合計個数を求める（Ｓ６０１）。

続いて、和ＳＵＭを初期化（例えば、「０」に初期化）する（Ｓ６０２）。

続いて、探索対象勾配画像７００１に対応するメモリ領域上の画素値参照ポインタを算出する（Ｓ６０３）。

続いて、カウンタＡを初期化する（Ｓ６０４）。

続いて、カウンタＡが合計個数未満であるかを判断し（Ｓ６０５）、カウンタＡが合計個数未満である場合には、ステップＳ６０６へ進む。カウンタＡが合計個数未満でない場合には、ステップＳ６０９へ進む。

ステップＳ６０６では、探索対象勾配画像７００１に対応するメモリ領域の、画素値参照ポインタを基準にして、テンプレートのカウンタに対応する要素ベクトルの相対的位置６００１で指定される位置の値を、一時メモリ領域のカウンタＡで指定される位置に保存する。

続いて、一時メモリ領域に保存した値を和ＳＵＭに加算する（Ｓ６０７）。

続いて、カウンタＡに「１」を加算し、ステップＳ６０５に戻る（Ｓ６０８）。

ステップＳ６０９では、２乗和ＳＵＭＳＱを初期化（例えば、「０」に初期化）する（Ｓ６０９）。

そして、和ＳＵＭから平均ＡＶＲを算出する（Ｓ６１０）。

次に、テンプレートを構成する有効画素に関する２乗和平方根ＡＶＲＳＱを算出する処理（２乗和平方根算出処理）を実行する。図１４における２乗和平方根算出処理を以下に説明する。

まず、カウンタＢを初期化する（Ｓ６１１）。

続いて、カウンタＢが合計個数未満であるかを判断し（Ｓ６１２）、カウンタＢが合計個数未満である場合には、ステップＳ６１３に進む。カウンタＢが合計個数未満である場合には、ステップＳ６１６へ進む。

ステップＳ６１３では、一時メモリ領域のカウンタで指定される位置に保存されている値から平均ＡＶＲを減じる。

続いて、一時メモリ領域のカウンタで指定される位置に保存されている値の２乗を２乗和ＳＵＭＳＱに加算する（Ｓ６１４）。

続いて、カウンタＢに１を加算し、ステップＳ６１２に戻る（Ｓ６１５）。

ステップＳ６１６では、相関値ＣＯＲを初期化（例えば、「０」に初期化）する。

そして、２乗和ＳＵＭＳＱの平方根を算出する（Ｓ６１７）。

次に、相関ＣＯＲ（一致度）を算出する処理（一致度算出処理）を実行する。図１４における一致度算出処理を以下に説明する。

まず、カウンタＣを初期化する（Ｓ６１８）。

続いて、カウンタＣが合計個数未満であるかを判断し（Ｓ６１９）、カウンタＣが合計個数未満である場合、ステップＳ６２０へ進む。カウンタＣが合計個数未満でない場合、ステップＳ６２２へ進む。

ステップＳ６２０では、一時メモリ領域のカウンタＣで指定される位置に保存されている値とテンプレートのカウンタに対応する要素ベクトルの有効画素２０００の値との積を相関値ＣＯＲに加算する。

そして、カウンタＣに「１」を加算し、ステップＳ６１９へ戻る（Ｓ６２１）。

次に、相関ＣＯＲ（一致度）を正規化する処理（一致度正規化処理）を実行する。図１４における一致度正規化処理を以下に説明する。

ステップＳ６２２では、相関値ＣＯＲを２乗和の平方根ＡＶＲＳＱで除し、当該処理終了する。

以上が、テンプレートマッチング演算処理手順である。

一致判定部１０７は、上述のテンプレートマッチング演算後、算出された相関ＣＯＲの値を一致度と見做し、該一致度が所定の値を閾値として、閾値より大きい場合には、入力画像とテンプレート画像が一致したと判断する。

なお、テンプレートマッチング装置における情報は、予め備えられた記憶部（例えば、メモリやハードディスク装置）に格納され管理される。例えば、前記記憶部に入力画像を格納し管理しても良い。また、各機能部を制御する制御部（例えば、ＣＰＵ）を有していても良い。

なお、図１、図１２で示した装置における各手段の一部もしくは全部の機能をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータを用いて実行して本発明を実現することができること、図２、図５、図１０、図１１、図１４で示した処理の手順をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータに実行させることができることは言うまでもなく、コンピュータでその機能を実現す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ＦＤ（Ｆｌｏｐｐｙ（登録商標） Ｄｉｓｋ）や、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、メモリカード、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、リムーバブルディスクなどに記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記のプログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。

さらに、上述のテンプレート作成装置及びテンプレートマッチング装置に関する方法を記述したコンピュータプログラムを、テンプレート作成方法及びテンプレートマッチング方法に必要とされる入出力データを格納したメモリや外部記憶部等にアクセスするように実装してもよい。

［実施例１］
第２実施形態において、対象物を検出する際とテンプレート画像を作成するための画像を取得した際に、照明環境などに変化がなく、かつ、見かけ上の画像に差がない場合には、より高速な一致度演算を実現するために、Ｎｍｉｎ＝０と設定し、更に、各画素に対する平均値によるシフト処理（例えば、ステップＳ６１３）を省略してもよい。

［実施例２］
第２実施形態において、検出対象物の位置及び姿勢の変化に伴う画像上の輝度値の変化が少ない場合には、各画素に対する２乗和の平方根ＡＶＲＳＱによる正規化処理（例えば、ステップＳ６０９〜Ｓ６１５，Ｓ６１７，Ｓ６２２）を省略しても良い。

［実施例３］
第２実施形態において、実施例１に示す条件に加え、検出対象物の位置および姿勢の変化にともなう画像上の輝度値の変化が少ない場合には、各画素に対する２乗和ＳＵＭＳＱの平方根ＡＶＲＳＱによる正規化処理（例えば、ステップＳ６０９〜Ｓ６１５，Ｓ６１７，Ｓ６２２）を省略してもよい。

［実施例４］
第２実施形態において、より高速な一致度演算を実現するための別の手順として、各画素に対する平均値によるシフト処理（例えば、ステップＳ６１３）を行った後に、テンプレート画像の画素の濃度値と一致度演算対象領域画像の画素の濃度値との差の絶対値の和をもって、一致度と見做してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものでなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。

例えば、第１実施形態におけるテンプレート作成装置は、前記有効画素の探索位置の近傍領域の大きさを限定する手段を有していても良い。例えば、有効画素に対し２画素の距離にある画素を近傍領域として指定する手段である。

第１実施形におけるテンプレート作成装置。 テンプレート作成手順の説明図 その１。 入力画像とテンプレート画像の説明図。 有効画素画像の説明図。 テンプレート作成手順の説明図 その２。 探索除外領域の説明図。 相対的位置算出の説明図 その１（（Ａ）有効画素のメモリイメージ図、（Ｂ）一次元のメモリイメージ図） 相対的位置算出の説明図 その２。 探索対象画像と探索対象勾配画像の説明図。 テンプレート作成手順の説明図 その３。 テンプレート正規化手順の説明図。 第２実施形態におけるテンプレートマッチング装置。 一致度演算対象領域と一致度演算対象領域位置の説明図。 一致度演算手順の説明図。 一般的なマスク画像の説明図。

符号の説明

１０１…テンプレート作成領域決定部
１０２…背景領域決定部
１０３…勾配画像作成部
１０４…テンプレート画素決定部
１０５…探索対象勾配画像作成部
１０６…一致度算出部
１０７…一致判定部
１０００…カメラ
１００１…入力画像
１００２…テンプレート領域
１００３…検出対象
１００４…テンプレート画像
１００５…背景マスク画像
２０００…有効画素
２００１…マスク画像
３０００…勾配画像
３００１…有効画素画像
４０００…近傍領域
４００１…一時マスク画像
５０００…マスク画像の原点
５００１…一時画像
５００２…一時画像の原点
６０００…メモリイメージ
６００１…相対的位置
７０００…探索対象画像
７００１…探索対象勾配画像
８０００…一致度演算対象領域
８００１…一致度演算対象領域位置

Claims (16)

1. 検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像を格納し、該入力画像に基づいて画素情報を間引いたテンプレートを作成するテンプレート作成装置であって、
   前記入力画像から検出対象を含むテンプレート領域を決定するテンプレート作成領域決定部と、
   前記決定されたテンプレート領域からテンプレート画像を切り出し、その切り出したテンプレート画像に基づいて背景領域を決定する背景領域決定部と、
   前記テンプレート画像の各画素に対して勾配の大きさを求め、勾配画像を算出する勾配画像作成部と、
   前記算出された勾配画像における勾配の大きさに基づいてテンプレート画素を決定するテンプレート画素決定部と、
   を備えることを特徴とするテンプレート作成装置。
2. 請求項１に記載のテンプレート作成装置において、
   前記テンプレート画素決定部が、
   一時除外領域を所定の除外領域で初期化する初期化手段と、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索する手段，勾配値が最小となる画素を有効画素として探索する手段のうちいずれかを選択する探索方針選択手段と、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、前記探索方針選択手段で選択された手段によって有効画素を探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す勾配値に基づく第１要素抽出手段と、
   前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加するテンプレート作成手段と、
   前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する一時除外領域更新手段と、
   前記勾配値に基づく第１要素抽出手段，テンプレート作成手段，一時除外領域更新手段の順に繰り返して実行する手段と、
   を備える
   ことを特徴とするテンプレート作成装置。
3. 請求項１に記載のテンプレート作成装置において、
   前記テンプレート画素決定部が、
   一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第１初期化手段と、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最大勾配値に基づく第１要素抽出手段と、
   前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第１テンプレート作成手段と、
   前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第１一時除外領域更新手段と、
   前記最大勾配値に基づく第１要素抽出手段，第１テンプレート作成手段，第１一時除外領域更新手段の順に繰り返して実行する手段と、
   一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第２初期化手段と、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最小となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最小勾配値に基づく第１要素抽出手段と、
   前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第２テンプレート作成手段と、
   前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第２一時除外領域更新手段と、
   前記最小勾配値に基づく第１要素抽出手段，第２テンプレート作成手段，第２一時除外領域更新手段の順に繰り返して実行する手段と、
   を備える
   ことを特徴とするテンプレート作成装置。
4. 検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像を格納し、該入力画像に基づいて画素情報を間引いたテンプレートを作成する装置に使用するテンプレート作成方法であって、
   前記記憶部から前記入力画像を読み出し、該入力画像から検出対象を含むテンプレート領域を決定するテンプレート作成領域決定ステップと、
   前記決定されたテンプレート領域からテンプレート画像を切り出し、その切り出したテンプレート画像に基づいて背景領域を決定する背景領域決定ステップと、
   前記テンプレート画像の各画素に対して勾配の大きさを求め、勾配画像を算出する勾配画像作成ステップと、
   前記算出された勾配画像における勾配の大きさに基づいてテンプレート画素を決定するテンプレート画素決定ステップと、
   を有することを特徴とするテンプレート作成方法。
5. 請求項４に記載のテンプレート作成方法において、
   前記テンプレート画素決定ステップが、
   一時除外領域を所定の除外領域で初期化する初期化ステップと、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索するステップ，勾配値が最小となる画素を有効画素として探索するステップのうちいずれかを選択する探索方針選択ステップと、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、前記探索方針選択ステップで選択されたステップによって有効画素を探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す勾配値に基づく第１要素抽出ステップと、
   前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加するテンプレート作成ステップと、
   前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する一時除外領域更新ステップと、
   前記勾配値に基づく第１要素抽出ステップ，テンプレート作成ステップ，一時除外領域更新ステップの順に繰り返して実行するステップと、
   有する
   ことを特徴とするテンプレート作成方法。
6. 請求項４に記載のテンプレート作成方法において、
   前記テンプレート画素決定ステップが、
   一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第１初期化ステップと、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最大となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最大勾配値に基づく第１要素抽出ステップと、
   前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第１テンプレート作成ステップと、
   前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第１一時除外領域更新ステップと、
   前記最大勾配値に基づく第１要素抽出ステップ，第１テンプレート作成ステップ，第１一時除外領域更新ステップの順に繰り返して実行するステップと、
   一時除外領域を所定の除外領域で初期化する第２初期化ステップと、
   所定の除外領域に含まれず、かつ、一時除外領域に含まれない領域において、勾配値が最小となる画素を有効画素として探索し、この有効画素の値を第１要素と見做す最小勾配値に基づく第１要素抽出ステップと、
   前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第２一時除外領域更新ステップと、
   前記入力画像のサイズ，前記テンプレート画像のサイズ，前記有効画素の位置を用いて算出される相対的位置を第２要素と見做し、前記第１要素と第２要素から成るベクトルをテンプレートの要素としてテンプレートに追加する第２テンプレート作成ステップと、
   前記有効画素の探索位置の近傍領域を前記一時除外領域に追加する第２一時除外領域更新ステップと、
   前記最小勾配値に基づく第１要素抽出ステップ，第２テンプレート作成ステップ，第２一時除外領域更新ステップの順に繰り返して実行するステップと、
   を有する
   ことを特徴とするテンプレート作成方法。
7. 請求項４乃至６のいずれかに記載のテンプレート作成方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述したことを特徴とするテンプレート作成プログラム。
8. 請求項４乃至６のいずれかに記載のテンプレート作成方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述し、そのコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。
9. 検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像と画素情報を間引いたテンプレートを格納し、該入力画像と該テンプレート間の一致度を判定するテンプレートマッチング装置であって、
   入力画像に対し、勾配演算処理を施し、勾配画像を算出し生成する探索対象勾配画像作成部と、
   生成された前記勾配画像と前記テンプレート間の一致度を算出する一致度算出部と、
   算出された一致度と所定の閾値を比較し、入力画像と前記テンプレートが一致しているか否かを判定する一致判定部と、
   を備えることを特徴とするテンプレートマッチング装置。
10. 請求項９に記載のテンプレートマッチング装置において、
    前記一致度算出部が、
    前記勾配画像を構成する各々の画素値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の画素値の積を求め、該各々の積の和を一致度と見做す手段、
    を備えることを特徴とするテンプレートマッチング装置。
11. 請求項９に記載のテンプレートマッチング装置において、
    前記一致度算出部が、
    前記勾配画像を構成する各々の画素の濃度値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の濃度値との差の絶対値を求め、該各々の絶対値の和を一致度と見做す手段、
    を備えることを特徴とするテンプレートマッチング装置。
12. 検出対象を含む入力画像を取得し、予め備えられた記憶部に該入力画像と画素情報を間引いたテンプレートを格納し、該入力画像と該テンプレート間の一致度を判定する装置に使用するテンプレートマッチング方法であって、
    前記記憶部から前記入力画像を読み出し、入力画像に対し、勾配演算処理を施し、勾配画像を算出し生成する探索対象勾配画像作成ステップと、
    生成された前記勾配画像と前記テンプレート間の一致度を算出する一致度算出ステップと、
    算出された一致度と所定の閾値を比較し、入力画像と前記テンプレートが一致しているか否かを判定する一致判定ステップと、
    を有することを特徴とするテンプレートマッチング方法。
13. 請求項１２に記載のテンプレートマッチング方法において、
    前記一致度算出ステップが、
    前記勾配画像を構成する各々の画素値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の画素値の積を求め、該各々の積の和を一致度と見做すステップ、
    を有することを特徴とするテンプレートマッチング方法。
14. 請求項１２に記載のテンプレートマッチング方法において、
    前記一致度算出ステップが、
    前記勾配画像を構成する各々の画素の濃度値と該画素値に対応する前記テンプレートを構成する有効画素の濃度値との差の絶対値を求め、該各々の絶対値の和を一致度と見做すステップ、
    を有することを特徴とするテンプレートマッチング方法。
15. 請求項１２乃至１４のいずれかに記載のテンプレートマッチング方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述したことを特徴とするテンプレートマッチングプログラム。
16. 請求項１２乃至１４のいずれかに記載のテンプレートマッチング方法を、コンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして記述し、そのコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。

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