JP2603215B2 - 画像認識方法及び装置 - Google Patents

画像認識方法及び装置

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JP2603215B2 JP60148113A JP14811385A JP2603215B2 JP 2603215 B2 JP2603215 B2 JP 2603215B2 JP 60148113 A JP60148113 A JP 60148113A JP 14811385 A JP14811385 A JP 14811385A JP 2603215 B2 JP2603215 B2 JP 2603215B2
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40Extraction of image or video features
    • G06V10/42Global feature extraction by analysis of the whole pattern, e.g. using frequency domain transformations or autocorrelation
    • G06V10/421Global feature extraction by analysis of the whole pattern, e.g. using frequency domain transformations or autocorrelation by analysing segments intersecting the pattern

Description

【発明の詳細な説明】 (分 野) 本発明は画像認識方法及び装置に関する。
(背 景) 従来、画像追尾装置等における画像認識方法は撮像装
置から出力される画像信号の最大振幅を与える点及び画
像信号振幅が所定の閾値と交差する点を求める方法があ
るが、画像ノイズに弱く、誤動作の恐れが非常に高い欠
点があった。
また、他の従来方法としては、所定の領域内において
明るさの重心を求める方法及び予めメモリ内に記憶され
た参照画像と新たに撮像装置から出力される画像との相
関を求めて相関係数最大となる点を検出する方法がある
が、これらは情報量が非常に多く、処理に長時間を費や
し、装置構成も複雑となる欠点があった。
(目 的) 本発明は、以上の欠点に鑑み、画像の認識に際し情報
の量を減少することなく、正確で安定な認識を高速に行
うことができ、且つ容易にハード構成ができる画像認識
方法及び装置を提供する。
(概 要) 上記目的を達成するために、本願の第1の発明によれ
ば、画面内の所定の領域内の画像に相当する画像信号を
2値化して、前記画像信号のレベルが変化するエッジ部
分に相当する2値化画像信号を出力し、第1の時点で前
記2値化画像信号中より、前記領域内における画像の特
徴として、水平方向及び垂直方向からなる前記エッジ部
分の計数値に基づく2次元の2値化画像分布パターンを
抽出して記憶し、前記第1の時点と異なる第2の時点で
前記2値化画像信号中より、前記画面内における水平方
向及び垂直方向からなる前記エッジ部分の計数値に基づ
く2次元の2値化画像分布パターンを抽出し、前記第1
の時点で抽出され記憶されている前記2次元の2値化画
像分布パターンと比較して相関演算処理を行い、その2
値化画像信号分布パターンの変化から前記画像の移動方
向及び移動量を検出するようにした画像認識方法を特徴
とする。
また本発明の第2の発明によれば、画面内の所定の領
域内の画像に相当する画像信号を2値化して、前記画像
信号のレベルが変化するエッジ部分に相当する2値化画
像信号を出力する2値化画像出力手段と、前記2値化画
像出力手段より出力された2値化画像信号中より、前記
領域内における画像の特徴として、水平方向及び垂直方
向からなる前記エッジ部分の計数値に基づく2次元の2
値化画像分布パターンを抽出する特徴抽出手段と、前記
特徴抽出手段によって抽出された前記2次元の2値化画
像分布パターンを記憶する記憶手段と、前記特徴抽出手
段によって第1の時点で抽出され前記記憶手段に記憶さ
れている前記2次元の2値化画像分布パターンと、前記
第1の時点と異なる第2の時点で前記特徴抽出手段によ
って前記2値化画像信号中より抽出された前記2値化画
像分布パターンとを比較して相関演算処理を行う比較手
段と、前記比較手段による比較結果に基づき、その2値
化画像分布パターンの変化から画像の移動方向及び移動
量を検出する動き検出手段とを備えた画像認識装置を特
徴とする。
(実施例) 第1図は本発明の方式を実施するための一実施例であ
り、1は撮像装置、2は撮像装置1から出力される画像
信号によって構成される画面内に所定の大きさの領域を
設定する領域設定部、3及び5は領域設定部2で設定さ
れた所定の大きさの領域に相当する画像信号を入力し、
画像の特徴を抽出する特徴抽出部であり、4及び6は各
々特徴抽出部3及び5から出力される画像の特徴点の数
と分布を計測する特徴点数の分布計測部である。
第4図は本発明における認識方式の説明図であり、第
4図(a)の10は撮像装置1から出力される画像信号に
よって構成される画面、11は画面10内に領域設定部2に
よって設定される所定の大きさの領域であり、12は領域
11内の画像パターンの一例である。また画面10内に示し
たXkで代表される横線は、特徴点数の分布計測部4で特
徴点の数の分布を計数する時の基準線及びYkで代表され
る縦線は、特徴点数の分布計測部5で特徴点の数の分布
を計測する時の基準線である。第4図(b)は第4図
(a)の横方向の特徴点数を計数し、縦方向に分布を計
測した図で、Pk点は一例として、Xkの基準線上に存在す
る画像12の特徴点数を示す。第4図(c)は第4図
(a)の縦方向の特徴点を計数し、横方向に分布を計測
した図で、Qk点は一例としてYkの基準線上に存在する画
像12の特徴点数を示す。
次に第1図により実施例の詳細を説明する。
領域設定部2は画面10内において、所定の大きさの画
像認識領域11を設定する。例えば、撮像装置1から出力
される画像信号Viに含まれる、図示しない水平同期信号
HSYNCの数を画面の始めを設定する垂直同期信号VSYNCに
同期して計数して画像認識領域11の上辺Xo及び下辺Xnを
設定する。同時に水平走査方向を水平同期信号HSYNCに
同期する基準クロツクCLKによって、所望の時間間隔に
分割し、同時に該クロツクCLKを計数することにより画
像認識領域11の右辺Yo及び左辺Ynを設定する。
本実施例においては、領域設定部2は画像認識領域11
に相当する画像信号のみを特徴抽出部3及び5に対して
出力する。
領域設定部2の詳細を第3図に示し、CLK,VSYNC,HSYN
Cのタイムチヤートを第2図に示す。第4図(a)を参
照して説明する。第3図中40は撮像による8ビツトの深
み(階調)をもった読取信号Viの1ライン分を蓄積する
ラインメモリで、CCD等の読取ラインセンサの1ライン
分データ(Y方向)が格納される。41は所望領域に相当
するデータのみをVIDEOとしてブロツク3,5に出力せしめ
るアンドゲート、42はゲート41を制御するアンドゲート
で、制御信号はスタートビツトカウンタ43,エンドビツ
トカウンタ44やスタートラインカウンタ46,エンドライ
ンカウンタ47により形成される。即ち、カウンタ43,44
に各々ラインのY方向の領域境界のYo,Ynアドレス(第
4図)をセツトすると、カウンタ43,44はクロツクCLKを
Yo迄カウントしたときF/F45をセツトしてゲート42にビ
デオ信号出力のための制御信号を出力し、更にYn迄カウ
ントしたときF/F45をリセツトしてその制御信号を停止
せしめる。その場合X方向の領域境界Xo,Xnをカウンタ4
6,47にセツトしていると、カウンタはHSYNCをXo迄カウ
ントしてF/F48をセツトし、Xn迄カウントしてリセツト
するので、XoとXnの間だけゲート42に制御信号を出力
し、結局Xo〜Xn,Yo〜Yn間のみのデータがゲート41から
出力される。Xo,Xn,Yo,Ynはデジタイザやテンキー等に
より予め座標指定することによりメモリに記憶し、所望
入力セツトすることができる。カウンタ43,44はHSYNCで
リセツトされ、カウンタ46,47はVSYNCでリセツトされ
る。
特徴抽出部3及び5は、第4図の如く画像認識領域11
内の画像12の特徴点を抽出する。一例としてコントラス
ト差のエツジを抽出する例について説明する。
特徴抽出部3及び5は、例えば第5図に示す如く、画
像認識領域11内に相当する画像信号VIDEOを比較器C1,C2
により所定の二値化レベルL1,L2で振幅弁別し、画像12
と背景とのコントラスト差を強調する。即ち二値化画像
を生成する。該二値化画像の立上り立下りエツジ、即ち
画像12の特徴点に対応するパルスを発生して後段の特徴
点数の分布計測部4及び6に対して出力する。尚5は二
値化したデータを一度フレームメモリに格納し、Ykを1
ラインとしてX1〜Xnに方向にライン読出しを行って6に
出力する。
特徴点数の分布計測部4は、画像認識領域11の所定の
分解能で走査される基準線X1〜Xnの各ライン毎に画像12
の特徴点の数をカウンタデコーダC/Dにより計数し、Yk
の基準線で代表される縦方向に特徴点数の分布を計測
し、X1,X2……毎にその数データを出力する。一例とし
て画像12と背景とのコントラスト差が著しい線画の場
合、特徴抽出部3で生成する二値化画像と画像12は等価
である。従って特徴抽出部3から出力される画像12の特
徴点に対応するパルスの数は、画像12と基準線X1の交点
の数で表わされる。即ち、特徴点数の分布計測部4では
初めに基準線X1と画像12の交点数、この例ではゼロを第
4図(b)に示すように、点P1として引き続き、基準線
Xkと画像12の交点数、この場合2点をPkとして順次計測
し、特徴点数の分布P1〜Pnを求める。P1〜Pnをメモリに
X1〜Xnと対応させて格納し、以後の画像処理により用い
たり、表示したりすることができる。第1図のデイスプ
レイは二値像を表示するとともに、P1〜Pnを表示するこ
とができる。プリンタは二値像のプリントをするもので
ある。
同様に、特徴点数の分布計測部6は、画像認識領域11
の所定の分解能で走査される基準線Y1〜Yn毎に12の特徴
点の数をカウンタデコーダC/D2により計数し、Xkの基準
線で代表される横方向に第4図(c)で表わす特徴点数
の分布Q1〜Qnを計測する。尚G1,G2,Gy1,Gy2はP1〜Pn,Q1
〜Qn毎にカウントデータを出力するためのゲートで、X1
〜Xn,Y1〜Ynのライン毎にデータを分配するものであ
る。
本発明方式によれば、上記説明により求めた画像12の
特徴点数の分布データP1〜Pn及びQ1〜Qnを用いて、特徴
抽出時以後の異なる時刻に撮像装置1から出力される画
面10内に特徴抽出時と同じ所定の大きさの画像認識領域
11を設定し、新たな画像の特徴点数の分布P′〜P′
n及びQ′〜Q′nを求め、例えば両者の相関をとる
ことにより画像12の画面10内での移動方向,移動距離を
検出することが可能となる。
前記実施例は、本発明方式の一実施例であり、特徴抽
出部3及び5は同じ画像信号に対して、後述の特徴抽出
方法のうち各々異なる方法で構成しても良く、また同一
方法で特徴抽出を行う場合、1つの特徴抽出部でも良
い。
また、画像認識領域11は必ずしも方形でなくても良
く、特徴点数の分布の計測は、画像に対して第6図に例
を示すように、少なくとも所望の一方向からでも良く、
曲線でも良い。
特徴抽出部3及び5で抽出する特徴点は、前記実施例
のように、撮像装置から出力される画像信号が所定の閾
値と交差する点、あるいは画像信号の極値をとる点等の
コントラスト差を特徴点としても良く、また同様に色差
を特徴点とすることも、又、画像信号を微分した信号の
極値である点、あるいは画像微分信号が所定の閾値に達
する点等の画像信号を加工したことにより得られる特徴
点であっても良い。
(効 果) 以上実施例で説明したように、本発明方式では、画像
の特徴点の数の分布を計測しているので、認識の確度が
非常に高く、画像ノイズに対しても強い画像認識を達成
することができ、且つ画像相関のように二次元多値の情
報で画像認識を行う場合に比較して、処理速度が速く且
つハード化が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方式を実施するための簡単な構成ブロツ
ク図、第2図は水平,垂直同期信号図、第3図は領域設
定部の回路図、第4図(a)は本発明方式を説明するた
めの画面模式図、第4図(b),(c)は本発明方式の
画像特徴点の数の分布を示す図、第5図は特徴抽出部,
計測部の回路図、第6図は第4図(a),(b),
(c)を一般化した図であり、1は撮像装置、3,5は特
徴抽出部である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉井 実 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 丹羽 雄吉 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−21190(JP,A) 特開 昭60−120273(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画面内の所定の領域内の画像に相当する画
    像信号を2値化して、前記画像信号のレベルが変化する
    エッジ部分に相当する2値化画像信号を出力し、 第1の時点で前記2値化画像信号中より、前記領域内に
    おける画像の特徴として、水平方向及び垂直方向からな
    る前記エッジ部分の計数値に基づく2次元の2値化画像
    分布パターンを抽出して記憶し、 前記第1の時点と異なる第2の時点で前記2値化画像信
    号中より、前記画面内における水平方向及び垂直方向か
    らなる前記エッジ部分の計数値に基づく2次元の2値化
    画像分布パターンを抽出し、前記第1の時点で抽出され
    記憶されている前記2次元の2値化画像分布パターンと
    比較して相関演算処理を行い、その2値化画像信号分布
    パターンの変化から前記画像の移動方向及び移動量を検
    出するようにしたことを特徴とする画像認識方法。
  2. 【請求項2】画面内の所定の領域内の画像に相当する画
    像信号を2値化して、前記画像信号のレベルが変化する
    エッジ部分に相当する2値化画像信号を出力する2値化
    画像出力手段と、 前記2値化画像出力手段より出力された2値化画像信号
    中より、前記領域内における画像の特徴として、水平方
    向及び垂直方向からなる前記エッジ部分の計数値に基づ
    く2次元の2値化画像分布パターンを抽出する特徴抽出
    手段と、 前記特徴抽出手段によって抽出された前記2次元の2値
    化画像分布パターンを記憶する記憶手段と、 前記特徴抽出手段によって第1の時点で抽出され前記記
    憶手段に記憶されている前記2次元の2値化画像分布パ
    ターンと、前記第1の時点と異なる第2の時点で前記特
    徴抽出手段によって前記2値化画像信号中より抽出され
    た前記2値化画像分布パターンとを比較して相関演算処
    理を行う比較手段と、 前記比較手段による比較結果に基づき、その2値化画像
    分布パターンの変化から画像の移動方向及び移動量を検
    出する動き検出手段と、 を備えたことを特徴とする画像認識装置。
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