JP2014071867A - 画像結合装置、画像結合方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像読取部16は、媒体の画像を2回に分けて読み取る。このとき、2回のスキャン画像はオーバーラップ部分が存在するように取り込まれる。テンプレート領域設定部151は、右側画像からテンプレート領域を決定する。次に画像合成部15は、左側画像において、テンプレート領域と最もよく合致する同一サイズの領域をサーチする。具体的には、所定の位置に走査開始ラインiを設定し、ラインiを含み幅がテンプレート領域の幅に等しい矩形領域を設定し、この矩形領域とテンプレート領域の相関係数を計算する。複数の矩形領域についてテンプレート領域との相関係数を計算し、相関係数の値が最大となるラインiを特定する。結合部155は、特定したラインiにおいて左側画像と右側画像とを結合する。
【選択図】図2
Description
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、画像の結合処理における処理負荷を小さくする画像結合装置、画像結合方法及びプログラムを提供することを目的とする。
[構成]
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像合成装置10の全体構成を示すブロック図である。画像合成装置10は、CPU(Central Processing Unit)11と、メモリであるROM(Random Access Memory)12及びRAM(Random Access Memory)13と、不揮発性の大容量記憶手段であるハードディスク14と、画像合成部15と、画像読取部16と、画像表示部17と、画像メモリ18とを備えたコンピュータである。CPU11は、RAM13をワークエリアとして用いてROM12やハードディスク14に記憶されたプログラムを実行する。
また、画像読取部16は媒体30が差し込まれる差込口(図示略)を有しており、利用者によって媒体30が画像読取部16に差し込まれると、差し込まれた媒体30は、媒体搬送機構の搬送ガイドに沿って搬送され、撮像素子を通過することによって、その画像が1走査ライン毎に光電変換され、A(analog)/D(digital)変換された後、画素毎の256階調の値が画像メモリ18に取り込まれる。
これにより、読み取られた画像に含まれる各画素の画素値が画像メモリ18に記憶される。画像合成部15は例えばDSP(Digital Signal Processor)を備え、CPU11の制御の下に画像合成処理を行う。
画像表示部17は、例えば液晶パネル及び液晶駆動回路を有する表示手段である。像表示部17はCPU11からの命令に応じて各種画像を表示する。
算出領域設定部153は、第1の部分領域の複数の位置から、比較対照領域に対応する形状の領域をそれぞれ抽出する。
相関係数算出部152は、算出領域設定部153によって抽出された領域の画像とテンプレート領域設定部151によって設定されたテンプレート領域の画像との相関係数を算出する。
結合位置検出部154は本発明に係る領域特定部の一例に相当する。
結合部155は、結合位置検出部154によって特定された領域と比較対照領域とが重なるような位置関係で、第1の部分領域の画像と第2の部分領域との画像を重ね合わせて結合する。
次に、本実施形態の動作について図面を参照しつつ説明する。
図3は、画像合成装置10が行う処理の手順を示すフローチャートである。
この処理は、画像読取部16に媒体30が差し込まれることを契機として開始される。
まず、CPU11は、画像読取部16を制御して、媒体30の画像を読み取る(ステップS1)。このとき、画像読取部16は、媒体30の画像を2回に分けて読み取る。画像を2回に分けて読み取るのは、媒体30の画像に含まれる全画素の画素値を一度に記憶するだけの容量の画像メモリ18を情報処理装置1が有していないためである。本実施の形態では、媒体30を媒体搬送機構を用いて搬送ガイドに沿って所定の速度で搬送する。搬送された媒体30は、画像読取部16で画像を読み取られ、その(多値)画像データは画像メモリ18の第1領域に格納される。しかし、媒体30(の画像)が画像メモリ18内の第1領域を超えるサイズであるので、第1領域の境界を過ぎた位置でモータを停止し、その回転位置を記憶する。その後、一旦、モータを逆転させて、媒体30を初期位置に戻す。つぎに、画像メモリ18内の第2領域に格納する領域を設定変更し、モータを回転させて、媒体30を再度搬送する。搬送しながら画像読取部16では、上記停止した位置まで画像を取り込まないように制御される。停止した位置の手前(たとえば、画像全体の1/3程度)から画像を読み込み始める。
オーバーラップ部分とは、左側画像Aと右側画像Bとで重複する部分である。
この実施形態では、オーバーラップする領域が予め定められており、このオーバーラップする領域を含むように2回目の読取開始位置(読取開始ライン)に相当するX座標が予め決められている。
図4の(a)に示す例では、2回目の読取開始位置が左端から1/3の位置であり、この位置を示すX座標がハードディスク14またはROM12に予め記憶されている。
すなわち中央の1/3の領域が第1の部分画像データと第2の部分画像データとで重複するオーバーラップ部分である。
このように2つの部分画像データにおいて重複する領域をもたせるのは、重複する領域において相関演算を行うことによって結合位置をより正確に特定するためである。
画像合成装置10の画像合成部15は、この第1の部分画像データと第2の部分画像データとを、後述する結合処理によって結合し、結合した画像を用いて各種の画像解析処理等の処理を行う。
より具体的には、例えば、読み取った画像を用いて各種の認証処理を行ったり、利用者の登録処理を行ったりといった処理を行う。
画像合成部15は、右側画像Aおよび左側画像Bを用いてつなぎ位置を決定するための相関演算を実行する。
まず、画像合成部15は、画像メモリ18から第1の画像データを取得するとともに、画像メモリ18から第2の画像データを取得する。
次いで、テンプレート領域設定部151が、取得された第2の画像データの表す右側画像Bよりテンプレート領域Tを決定する(ステップS11)。
テンプレート領域Tは、右側画像Aと左側画像Bとのつなぎ位置を決定する相関演算の対象となる領域である。
テンプレート領域は、X軸方向(図4参照)に複数画素の幅を有し、Y軸方向に第1画像データ及び第2画像データのY軸方向の幅と同じ幅を有する。
図4の(b)は、テンプレート領域Tの一例を示す図である。この実施形態では、テンプレート領域Tとして矩形領域を用いる。
テンプレート領域Tの横幅Txは、両画像の共通領域である幅Dcの領域の範囲内で、Tx<Dcとなるように設定されており、ハードディスク14またはROMに予め記憶されている。
より具体的には、この実施形態では、算出領域設定部153がステップS12の処理を実行することによって、左側画像Aからテンプレート領域に対応する形状の領域を算出領域として設定し、相関係数算出部152が、ステップS13からステップS15の処理を実行することによって、算出領域設定部153によって設定された領域の画像と比較対照領域の画像との相関係数を算出する。
この算出処理は、抽出した複数の領域の画像と、比較対照領域の画像とにそれぞれ含まれる各画素の画素値を用いて行われる。
まず、算出領域設定部153は、両画像の共通エリアから外れ、かつ共通エリアに近い位置xdに走査開始ラインiを決め、ラインiを含み幅がTxに等しい領域Siを、算出領域として設定する(ステップS12)。
この走査開始ライン位置xdは、予め設定された値である。
すなわち、相関係数算出部152は、ステップS14においてラインiがDaでない場合には、右に1画素ずらした位置にそのラインを含み幅がTxに等しい領域Siを設定し、SiとTxとの相関係数を計算する。
この走査を予め決められた回数Daとなるまで繰り返す。
このようにラインiの値がDaになるまでステップS13からステップS15の処理を繰り返し行うことによって、左側画像Aに含まれる複数の領域のそれぞれと右側画像Bに含まれるテンプレート領域との相関係数が算出される。
図6は、算出される相関係数の一例を示す図である。図において、横軸は左側画像AにおけるX軸方向の座標を示し、縦軸は相関係数の値を示す。
ここでは、結合位置検出部154は、相関係数の最大値を求め(ステップS16)、相関係数が最大値となるラインiを特定する。
具体的には、例えば、相関係数の算出結果が図6に例示するものである場合には、結合位置検出部154は、ラインiが200の位置の領域を特定する。
これが両画像の結合ラインとなるので、この部分によって両画像を結合することにより、求めるべき1枚の画像が得られる。
すなわち、結合部155は、相関係数が最大であると特定された領域と、テンプレート領域とが重なるように、左側画像Aと右側画像Bとを結合する。
図7は、画像の結合結果の一例を示す図である。
(実施の形態の主な効果)
従来技術で用いている離散コサイン変換演算は三角関数を取り扱うため、一般に処理負荷が高い演算処理とされているが、本実施形態で用いている相関演算は三角関数を用いない演算であるため、離散コサイン変換演算よりも処理負荷が軽い。
そのため、演算素子として高度な性能が要求されず、比較的低コストでの実装が可能である。
上述した実施形態は、本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、上述した実施形態及び以下に示す各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。
[変形例1]
上述の実施形態において、テンプレート領域Tの選び方によっては、相関係数の最大値が比較的小さい値であったり、ピークの尖鋭性が不足したりする場合がある。
その場合は、相関係数算出部152が、テンプレート領域Tの横幅Tx及び縦幅Tyの少なくともいずれか一方を変更し、変更したテンプレート領域Tを用いて相関係数の算出を再度行うようにしてもよい。
このようにして得られた数種類の相関係数最大値の中から最も大きい値を与える条件を最適条件とし、最適条件下で与えられた結合位置を最終的な結合結果として採用してもよい。また、相関係数算出部152が、テンプレート領域Tの横幅Txや縦幅Tyを変更するに限らず、テンプレート領域Tのサイズ、形状や位置を変更してもよい。
要は、相関係数算出部152が、算出結果が予め定められた条件を満たさない場合に、テンプレート領域Tのサイズ、形状及び位置の少なくともいずれかひとつを変更し、変更したテンプレート領域Tを用いて再度算出処理を行ってもよい。
具体的には、例えば、周期性のある模様が描かれている領域や、ベタ画像(領域全体が真っ黒の画像や、領域全体が真っ白の画像、等)については、相関係数による重なり部分の検出が困難である場合が考えられる。
そこで、画像合成部15が、テンプレート領域Tを抽出する際に、テンプレート領域Tの射影を検出し、ピークが周期的に現れるような画像である(すなわち、周期性のある模様が描かれている)場合や、照度値が領域全体においてほぼ一定である場合等に、テンプレート領域の形状、サイズ及び位置の少なくともいずれかひとつを変更するようにしてもよい。
上述の実施形態では、右側画像Bからテンプレート領域Tを抽出したが、これに限らず、左側画像Aからテンプレート領域Tを抽出するようにしてもよい。この場合は、相関係数算出部152が、左側画像Aから領域を複数抽出し、抽出した複数の領域のそれぞれとテンプレート領域との間で相関係数を算出するようにすればよい。
図8は、この場合に得られる相関係数の算出結果の一例を示す図である。
図8の(a)は、算出処理P1によって得られる相関係数を示す図であり、図8の(b)は算出処理P2によって得られる相関係数を示す図である。
図8の(a),(b)において、横軸は走査ラインを示し、縦軸は相関係数の値を示す。図8に示す例では、(b)のほうが相関係数の最大値が大きいため、結合部155は、(b)の結果を採用して、これに基づいて画像を結合すればよい。
上述の実施形態では、相関係数算出部152は、左側画像Bのテンプレート領域Tを固定して、右側画像Aの領域を1画素ずつシフトさせながら相関係数を計算したが、移動させる単位は1画素に限らない。
要は、相関係数算出部152は、第1の画像のテンプレート領域を固定して、第2の画像の領域を所定の画素ずつシフトさせながら相関係数を計算するものであればどのようなものであってもよい。
上述の実施形態では、テンプレート領域Tとして矩形領域を用いたが、テンプレート領域の形状は矩形に限定されるものではなく、例えば、楕円形状や円形状等、どのような形状であってもよい。
例えば、結合位置検出部154が、相関係数算出部152が算出した相関係数が予め定められた閾値以上となる走査ラインiの範囲を特定し、特定した範囲の中央位置に対応する領域を特定するようにしてもよい。
また、例えば、左側画像Aと右側画像Bとの両方からテンプレート領域を抽出して相関係数を算出する処理を行う場合に、両者の相関係数の合計値が最大となる領域を特定するようにしてもよい。
要は、結合位置検出部154は、相関係数算出部152が抽出した複数の領域のなかから、相関係数が予め定められた条件を満たす領域を特定するものであればどのようなものであってもよい。
上述の実施形態では、1次元撮像素子と媒体搬送機構を有する画像読取部16を用いたが、画像読取部の構成はこれに限定されるものではなく、例えば2次元CCDやCMOSイメージャなどのエリアセンサと被写体支持機構とを有する読取装置を用いてもよい。
上述の実施形態では、画像を2回に分けて読み取り、読み取った2つの画像を結合する場合について説明したが、結合する画像の数は2に限定されるものではなく、これより多くてもよい。
例えば、画像を3回に分けて読み取り、読み取った3つの画像を結合するようにしてもよい。
この場合も、上述した実施形態と同様に、複数の部分画像間でオーバーラップする領域を持たせて読み取るようにし、そのオーバーラップした領域でテンプレート領域を設けて相関関数を算出することによって、結合処理を行うようにすればよい。
上述の実施形態に係る画像合成部15は、DSP等のハードウェアにより実現される構成であってもよく、また、画像合成装置10のCPU11がROM12やハードディスク14に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することによりソフトウェアとして実現される構成であってもよい。
この場合において、ROM12又はハードディスク14に記憶されているプログラムは、磁気記録媒体(磁気テープ、磁気ディスク(HDD(Hard Disk Drive)、FD(Flexible Disk))など)、光記録媒体(光ディスクなど)、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。
また、インターネット等の通信回線を介して画像合成装置10にダウンロードさせてもよい。
Claims (5)
- 読取対象である画像に含まれる第1の部分領域の画像と、当該第1の部分領域と一部が重複する第2の部分領域の画像とを読み取る画像読取部と、
前記画像読取部によって読み取られた第2の部分領域のうち、前記第1の部分領域と重複する領域から、予め定められた形状の領域を比較対照領域として設定するテンプレート領域設定部と、
前記第1の部分領域の複数の位置から、前記比較対照領域に対応する形状の領域をそれぞれ設定する算出領域設定部と、
前記算出領域設定部によって設定された複数の領域の画像データのそれぞれと前記比較対照領域の画像データとの相関係数を算出する相関係数算出部と、
前記算出領域設定部が設定した複数の領域のなかから、前記相関係数算出部の算出結果が予め定められた条件を満たす領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部によって特定された領域と前記比較対照領域とが重なるような位置関係で、前記第1の部分領域の画像と前記第2の部分領域の画像とを重ね合わせて結合する結合部と
を具備することを特徴とする画像結合装置。 - 前記相関係数算出部は、前記算出結果が前記予め定められた条件を満たさない場合に、前記テンプレート領域設定部によって抽出された比較対照領域のサイズ、形状及び位置の少なくともいずれかひとつを変更し、変更した比較対照領域を用いて再度、前記算出処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の画像結合装置。 - 前記領域特定部は、前記算出領域設定部が設定した複数の領域のなかから、前記相関係数算出部によって算出された相関係数の値が最も大きい領域を特定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像結合装置。 - 読取対象である画像に含まれる第1の部分領域の画像と、当該第1の部分領域と一部が重複する第2の部分領域の画像とを読み取る画像読取部を備えるコンピュータが実行する画像結合方法であって、
前記第2の部分領域のうち、前記第1の部分領域と重複する領域から、予め定められた形状の領域を比較対照領域として設定するテンプレート領域設定ステップと、
前記第1の部分領域の複数の位置から、前記比較対照領域に対応する形状の領域をそれぞれ設定する算出領域設定ステップと、
前記算出領域設定ステップにおいて設定された複数の領域の画像データのそれぞれと前記比較対照領域の画像データとの相関係数を算出する相関係数算出ステップと、
前記算出領域設定ステップにより設定された複数の領域のなかから、前記相関係数算出ステップにおける算出結果が予め定められた条件を満たす領域を特定する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップにより特定された領域と前記比較対照領域とが重なるような位置関係で、前記第1の部分領域の画像と前記第2の部分領域の画像とを重ね合わせて結合する結合ステップと
を備えることを特徴とする画像結合方法。 - 読取対象である画像の第1の部分領域の画像と、当該第1の部分領域と一部が重複する第2の部分領域の画像とを読み取る画像読取部を備えたコンピュータを、
前記第2の部分領域のうち、の前記第1の部分領域と重複する領域から、予め定められた形状の領域を比較対照領域として設定するテンプレート領域設定部と、
前記第1の部分領域の複数の位置から、前記比較対照領域に対応する形状の領域をそれぞれ設定する算出領域設定部と、
前記算出領域設定部によって設定された複数の領域の画像データのそれぞれと前記比較対照領域の画像データとの相関係数を算出する相関係数算出部と、
前記算出領域設定部が設定した複数の領域のなかから、前記相関係数算出部の算出結果が予め定められた条件を満たす領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部によって特定された領域と前記比較対照領域とが重なるような位置関係で、前記第1の部分領域の画像と前記第2の部分領域の画像とを重ね合わせて結合する結合部と
して機能させるためのプログラム。
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