JP2872702B2 - パターン認識方法 - Google Patents
パターン認識方法Info
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- JP2872702B2 JP2872702B2 JP1204568A JP20456889A JP2872702B2 JP 2872702 B2 JP2872702 B2 JP 2872702B2 JP 1204568 A JP1204568 A JP 1204568A JP 20456889 A JP20456889 A JP 20456889A JP 2872702 B2 JP2872702 B2 JP 2872702B2
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- radial
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/40—Extraction of image or video features
- G06V10/42—Global feature extraction by analysis of the whole pattern, e.g. using frequency domain transformations or autocorrelation
- G06V10/421—Global 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】 (産業上の利用分野) 本発明は広くはパターン認識に関し、更に詳しくは、
未知の物体のシルエットを既知の物体のシルエットに付
き合わせる(マッチングを行なう)ことによって物体の
分類を行なう方法に関する。
未知の物体のシルエットを既知の物体のシルエットに付
き合わせる(マッチングを行なう)ことによって物体の
分類を行なう方法に関する。
(背景技術) 物体の認識は、その物体の顕著な特徴を利用して行な
うことができる。多くの場合に有用な、その種の特徴の
うちの1つに、可視光ないし赤外線を感知する装置によ
って記録れた物体のシルエットがある。ある未知の物体
のシルエットが既に同定されている物体のシルエットと
一致し得るならば、この未同定の物体はその既知の物体
と同一の分類に属すものであると結論することができ
る。シルエットというものは2次元パターンと同等であ
るため、公知のパターン・マッチング法を利用すること
ができる。
うことができる。多くの場合に有用な、その種の特徴の
うちの1つに、可視光ないし赤外線を感知する装置によ
って記録れた物体のシルエットがある。ある未知の物体
のシルエットが既に同定されている物体のシルエットと
一致し得るならば、この未同定の物体はその既知の物体
と同一の分類に属すものであると結論することができ
る。シルエットというものは2次元パターンと同等であ
るため、公知のパターン・マッチング法を利用すること
ができる。
公知の方法のうちの1つに、シルエットを小さな要
素、即ち「ピクセル(画素)」に分割するという方法が
ある。所定の割合を占める対応するピクセルどうしの内
容が互いに同一である場合に、既知の シルエットと未
知のシルエットとが一致していると見なされるようにな
っている。この方法は計算処理に関しては簡明な方法で
あるが、しかしながら比較されている双方のシルエット
が互いに重なり合っていない場合には、この性能が低下
する。この方法は更に、未知の物体の画像の大きさが既
知の物体の画像の大きさと異なる場合(このような事態
は、それらの画像が物体から夫々に異なった距離に置か
れた装置によって生成されたときに生じることがある)
にも、その性能が低下する。これとは別の方法に、既知
の画像の2次元フーリエ変換を未知のシルエットの2次
元フーリエ変換と比較するという方法もあり、この方法
は既知のシルエットの向きと未知のシルエットの向きと
が異なっていても良好に機能する。しかしながらこのよ
うな方法は、はるかに多量の計算処理を必要とする。
素、即ち「ピクセル(画素)」に分割するという方法が
ある。所定の割合を占める対応するピクセルどうしの内
容が互いに同一である場合に、既知の シルエットと未
知のシルエットとが一致していると見なされるようにな
っている。この方法は計算処理に関しては簡明な方法で
あるが、しかしながら比較されている双方のシルエット
が互いに重なり合っていない場合には、この性能が低下
する。この方法は更に、未知の物体の画像の大きさが既
知の物体の画像の大きさと異なる場合(このような事態
は、それらの画像が物体から夫々に異なった距離に置か
れた装置によって生成されたときに生じることがある)
にも、その性能が低下する。これとは別の方法に、既知
の画像の2次元フーリエ変換を未知のシルエットの2次
元フーリエ変換と比較するという方法もあり、この方法
は既知のシルエットの向きと未知のシルエットの向きと
が異なっていても良好に機能する。しかしながらこのよ
うな方法は、はるかに多量の計算処理を必要とする。
(発明の概要) 本発明の目的は、未知の物体のシルエットを含む画像
を既知のシルエットを含む画像と付き合わせることによ
って、物体の分類を行なう手段を提供することにある。
を既知のシルエットを含む画像と付き合わせることによ
って、物体の分類を行なう手段を提供することにある。
本発明の更なる目的は、計算処理に関して簡明であ
り、しかもシルエットどうしが正確に重なり合っていな
い場合にも、またそれらのシルエットの大きさが互いに
異なっている場合にも効果的に機能する物体分類方法を
提供することにある。
り、しかもシルエットどうしが正確に重なり合っていな
い場合にも、またそれらのシルエットの大きさが互いに
異なっている場合にも効果的に機能する物体分類方法を
提供することにある。
本発明の以上の目的並びにその他の目的は、デジタル
化された画像から未知の物体のシルエットを生成するス
テップと、この未知の物体のシルエットを標準化するこ
とによって、同様に標準化された既知の物体の基準シル
エットとの比較に適した形にするステップと、この標準
化された未知の物体の画像を、標準化された基準と比較
するステップとを含む手順によって、達成することがで
きる。
化された画像から未知の物体のシルエットを生成するス
テップと、この未知の物体のシルエットを標準化するこ
とによって、同様に標準化された既知の物体の基準シル
エットとの比較に適した形にするステップと、この標準
化された未知の物体の画像を、標準化された基準と比較
するステップとを含む手順によって、達成することがで
きる。
以下の更に詳細な説明を添付図面と共に参照すること
により、本発明を更に明瞭に理解することができよう。
により、本発明を更に明瞭に理解することができよう。
(実施例) パターン認識法は多くの用途を持つものである。本発
明を説明するという目的に鑑み、ここでは、パターン
は、船舶ないし航空機のシルエットを含む画像を表わす
ものとして説明することにする。当業者には理解される
ように、パターンのもととなっているそれらの船舶や航
空機は単に例として挙げられているだけであり、本発明
は認識しようとしているパターンの具体的な種類の如何
にかかわらず機能するものである。
明を説明するという目的に鑑み、ここでは、パターン
は、船舶ないし航空機のシルエットを含む画像を表わす
ものとして説明することにする。当業者には理解される
ように、パターンのもととなっているそれらの船舶や航
空機は単に例として挙げられているだけであり、本発明
は認識しようとしているパターンの具体的な種類の如何
にかかわらず機能するものである。
さて第1図に関し、同図には撮像装置10が、その焦点
を未知の船舶14に合わせられた状態で示されている。こ
の撮像装置10は、可視光或いは赤外線を利用して画像を
形成するようにした、公知のいかなる装置であっても良
い。未知の船舶14の画像はデジタイザ20によってデジタ
ル化される。このデジタル化画像はデジタル・コンピュ
ータ12で伝送され、このコンピュータ12において、第2
図に図示し以下に説明するところの方法に従った処理が
実行される。この処理の一部として、このデジタル化画
像をメモリ18に格納されている既知の船舶のシルエット
と比較することが行なわれる。この比較の結果は、例え
ば陰極線管(CRT)等の、操作者がこの比較結果を読取
れるようにするための利用装置11へ送られる。撮像装置
10、画像デジタイザ20、デジタル・コンピュータ12、及
びメモリ18は、デジタル化画像を生成し処理するための
ものとして当業界において公知となっている、いかなる
装置であっても良い。
を未知の船舶14に合わせられた状態で示されている。こ
の撮像装置10は、可視光或いは赤外線を利用して画像を
形成するようにした、公知のいかなる装置であっても良
い。未知の船舶14の画像はデジタイザ20によってデジタ
ル化される。このデジタル化画像はデジタル・コンピュ
ータ12で伝送され、このコンピュータ12において、第2
図に図示し以下に説明するところの方法に従った処理が
実行される。この処理の一部として、このデジタル化画
像をメモリ18に格納されている既知の船舶のシルエット
と比較することが行なわれる。この比較の結果は、例え
ば陰極線管(CRT)等の、操作者がこの比較結果を読取
れるようにするための利用装置11へ送られる。撮像装置
10、画像デジタイザ20、デジタル・コンピュータ12、及
びメモリ18は、デジタル化画像を生成し処理するための
ものとして当業界において公知となっている、いかなる
装置であっても良い。
次に第2図について説明すると、この第2図に示され
ている処理は、デジタル・イクィップメント・コーポレ
ーション(Digital Equipment Corporation、Maynard、
Massachusetts)が製造しているVAX−11/780型等の汎用
デジタル・コンピュータをプログラミングすることによ
って実行されるものである。第2図のフローダイヤグラ
ムの中の、例えば要素30等の、以下に「処理ブロック」
と言い表わされる矩形の要素は、汎用デジタル・コンピ
ュータ12(第2図)によって実行される単一の命令、或
いは1つのグループをなすコンピュータ・ソフトウェア
命令群を表わすものである。例えば要素44等の、以下に
「判断ブロック」と言い表わされるひし形の要素は、何
らかの条件を評価してその条件に関する複数の処理ブロ
ックの実行の順序に影響を与えるコンピュータ・ソフト
ウェア命令群を表わすものである。例えばメモリ18等
の、底部が波形とされている要素は、汎用デジタル・コ
ンピュータ12(第1図)がアクセスすることのできるハ
ードウェア・メモリに格納された情報を表わすものであ
る。メモリを図中に明示するのは大量の情報が格納され
る場合に限り、例えばプログラム変数の格納等のように
大多数のコンピュータ・ソフトウェア・プログラムにお
いて一般的に行なわれているメモリ利用については図中
には明示しない。当業者には気付かれるように、諸変数
やループ(それにコンピュータ・ソフトウェア・プログ
ラムのその他の標準的な要素)の初期化については図中
に明示していない。
ている処理は、デジタル・イクィップメント・コーポレ
ーション(Digital Equipment Corporation、Maynard、
Massachusetts)が製造しているVAX−11/780型等の汎用
デジタル・コンピュータをプログラミングすることによ
って実行されるものである。第2図のフローダイヤグラ
ムの中の、例えば要素30等の、以下に「処理ブロック」
と言い表わされる矩形の要素は、汎用デジタル・コンピ
ュータ12(第2図)によって実行される単一の命令、或
いは1つのグループをなすコンピュータ・ソフトウェア
命令群を表わすものである。例えば要素44等の、以下に
「判断ブロック」と言い表わされるひし形の要素は、何
らかの条件を評価してその条件に関する複数の処理ブロ
ックの実行の順序に影響を与えるコンピュータ・ソフト
ウェア命令群を表わすものである。例えばメモリ18等
の、底部が波形とされている要素は、汎用デジタル・コ
ンピュータ12(第1図)がアクセスすることのできるハ
ードウェア・メモリに格納された情報を表わすものであ
る。メモリを図中に明示するのは大量の情報が格納され
る場合に限り、例えばプログラム変数の格納等のように
大多数のコンピュータ・ソフトウェア・プログラムにお
いて一般的に行なわれているメモリ利用については図中
には明示しない。当業者には気付かれるように、諸変数
やループ(それにコンピュータ・ソフトウェア・プログ
ラムのその他の標準的な要素)の初期化については図中
に明示していない。
処理ブロック30においては、公知のアルゴリズムない
しアルゴリズムの組合わせに従って未知の船舶14(第1
図)のシルエットの抽出が行なわれる。例を挙げるなら
ば、ウィリアム−K−プラット著「デジタル画像処理」
(Digital Image Processing by William K.Pratt、pub
lished by John Wiley&Sons、Inc.、1978)の第322頁
〜第326頁に記載されているエッジ強調のためのアルゴ
リズム、並びに同参考文献の第542頁〜第545頁に記載さ
れているエッジ・セグメンテーションのためのアルゴリ
ズム等を利用することができる。ただし、当業者には理
解されるように、その他のアルゴリズムを用いてこの未
知の船舶14(第1図)のシルエットを抽出することも可
能である。
しアルゴリズムの組合わせに従って未知の船舶14(第1
図)のシルエットの抽出が行なわれる。例を挙げるなら
ば、ウィリアム−K−プラット著「デジタル画像処理」
(Digital Image Processing by William K.Pratt、pub
lished by John Wiley&Sons、Inc.、1978)の第322頁
〜第326頁に記載されているエッジ強調のためのアルゴ
リズム、並びに同参考文献の第542頁〜第545頁に記載さ
れているエッジ・セグメンテーションのためのアルゴリ
ズム等を利用することができる。ただし、当業者には理
解されるように、その他のアルゴリズムを用いてこの未
知の船舶14(第1図)のシルエットを抽出することも可
能である。
処理ブロック32においては、シルエットがベクトル化
されて、第3図に示すような垂直ベクトル74の集合が形
成される。第3図は、視野の中にある未知の船舶14(第
1図)のシルエット72を描き出しているN本の垂直ベク
トル74の集合のうちの、数本の垂直ベクトルを例示して
いる。各々の垂直ベクトル74は、Xの値とYの値とを表
わす一対の数字によって表わされる。第3図から分るよ
うに、垂直ベクトル74はシルエット72の下縁から上縁ま
で延伸している。第3図に関して注意すべきことは、垂
直ベクトル74の発する位置はX軸方向に等間隔をなして
いるということである。それらの垂直ベクトル74がX軸
方向に等間隔とされているために、それらの合計本数N
はシルエットのX軸方向の長さに応じて異なってくる。
それらのベクトルの高さ、即ちそれらの垂直ベクトルの
長さは、各々のX位置におけるシルエット72の下縁と上
縁との間の距離に応じて定まるものである。
されて、第3図に示すような垂直ベクトル74の集合が形
成される。第3図は、視野の中にある未知の船舶14(第
1図)のシルエット72を描き出しているN本の垂直ベク
トル74の集合のうちの、数本の垂直ベクトルを例示して
いる。各々の垂直ベクトル74は、Xの値とYの値とを表
わす一対の数字によって表わされる。第3図から分るよ
うに、垂直ベクトル74はシルエット72の下縁から上縁ま
で延伸している。第3図に関して注意すべきことは、垂
直ベクトル74の発する位置はX軸方向に等間隔をなして
いるということである。それらの垂直ベクトル74がX軸
方向に等間隔とされているために、それらの合計本数N
はシルエットのX軸方向の長さに応じて異なってくる。
それらのベクトルの高さ、即ちそれらの垂直ベクトルの
長さは、各々のX位置におけるシルエット72の下縁と上
縁との間の距離に応じて定まるものである。
第2図の処理ブロック34においては、未知の船舶14
(第1図)のシルエットを描き出している垂直ベクトル
74(第3図)に対して、シルエットの上縁の線、この例
では未知の船舶の船楼の外郭線であるが、この線に沿っ
た変動のみが表わされるように、調整が加えられる。こ
の処理ブロック34においては、船舶中央部における最小
ベクトル76(第3図)が同定される。このベクトル76
は、以下に「VN」でも表わされるものであるが、全ての
垂直ベクトル(ただしこの画像の左端の例えば4パーセ
ント程度の少数の垂直ベクトル、並びにこの画像の右端
の例えば4パーセント程度の少数の垂直ベクトルを除い
たもの)のうちの最短のベクトルとして同定される。続
いて全ての垂直ベクトルに対して、このVNの大きさを減
じるという調整が加えられる。調整を加えられたベクト
ルの集合の、その各々の要素を、以下にU(X)で表わ
すことにする。以上に替えて、処理ブロック34で実行さ
れるこの処理を省略し、以降の処理においては標準化さ
れた垂直ベクトル74が用いられるようにしても良い。
(第1図)のシルエットを描き出している垂直ベクトル
74(第3図)に対して、シルエットの上縁の線、この例
では未知の船舶の船楼の外郭線であるが、この線に沿っ
た変動のみが表わされるように、調整が加えられる。こ
の処理ブロック34においては、船舶中央部における最小
ベクトル76(第3図)が同定される。このベクトル76
は、以下に「VN」でも表わされるものであるが、全ての
垂直ベクトル(ただしこの画像の左端の例えば4パーセ
ント程度の少数の垂直ベクトル、並びにこの画像の右端
の例えば4パーセント程度の少数の垂直ベクトルを除い
たもの)のうちの最短のベクトルとして同定される。続
いて全ての垂直ベクトルに対して、このVNの大きさを減
じるという調整が加えられる。調整を加えられたベクト
ルの集合の、その各々の要素を、以下にU(X)で表わ
すことにする。以上に替えて、処理ブロック34で実行さ
れるこの処理を省略し、以降の処理においては標準化さ
れた垂直ベクトル74が用いられるようにしても良い。
第2図の処理ブロック36においては、シルエットの巾
の標準化が行なわれ、この標準化は、「CINT(N/10
0)」番目ごとのベクトルのみを用いるという方法で行
なわれる。ここでCINTとは、括弧内の値を丸めてその値
に最も近い整数にする関数である。従って、この標準化
処理の結果得られる画像は常に100本の垂直ベクトルだ
けを含んでいる。処理ブロック38においては、ベクトル
の高さの標準化が行なわれ、この標準化によって、シル
エットは所定の面積を占めるようになる。この標準化
は、H(X)=U(X)/(MSV/8)という式に従って
行なわれ、ここで、 H(X)は標準化されたベクトルXの高さ、 U(X)は上記調整を加えられた上で標準化されたベ
クトルXの高さ、 MSVは集合をなす調整を加えられたベクトルの平均値
である。
の標準化が行なわれ、この標準化は、「CINT(N/10
0)」番目ごとのベクトルのみを用いるという方法で行
なわれる。ここでCINTとは、括弧内の値を丸めてその値
に最も近い整数にする関数である。従って、この標準化
処理の結果得られる画像は常に100本の垂直ベクトルだ
けを含んでいる。処理ブロック38においては、ベクトル
の高さの標準化が行なわれ、この標準化によって、シル
エットは所定の面積を占めるようになる。この標準化
は、H(X)=U(X)/(MSV/8)という式に従って
行なわれ、ここで、 H(X)は標準化されたベクトルXの高さ、 U(X)は上記調整を加えられた上で標準化されたベ
クトルXの高さ、 MSVは集合をなす調整を加えられたベクトルの平均値
である。
処理ブロック40、41、及び42においては、未知の船舶
シルエットを標準化して得られた画像を、格納されてい
る既知の諸々の船舶のシルエットと比較する。既知の船
舶のそれらのシルエットは、装置の使用に先立ってメモ
リ18に格納されており、しかも、認識しようとしている
シルエットの、処理ブロック30、32、34、36及び38を通
過した後の形に相当する、ベクトル化し標準化して得ら
れた形で格納されている。メモリ18は、この処理によっ
て同定することのできる、あらゆる船舶級の船舶の画像
を包含している。更に、メモリ18は好ましくは各々の船
舶級につき、幾つかの異なった角度から(本実施例にお
いては4つの角度から)見たその船舶の姿を表わす、幾
つかの画像を包含しているものとするのが良い。処理ブ
ロック40においては減算が行なわれ、この減算は、基準
画像(即ち特定の船舶級の船舶のシルエット)の1つの
ベクトルを、そのとき受取っている、ベクトル化され標
準化されているシルエットの、対応するベクトルから減
じることによって行なわれる。未知の船舶の船首は画像
のいずれの側を向いていることもあり得るため、第2の
差分の算出を処理ブロック41において行なうようになっ
ている。この処理ブロック41では、基準画像があたかも
逆方向に向けられた船舶に基づいて形成されたものであ
るかのように見なして基準ベクトルを選択するという方
法でこの差分の算出が行なわれる。即ち、処理ブロック
40において第1番目の基準ベクトルが使用されるときに
は処理ブロック41では最後尾の基準ベクトルが使用さ
れ、また、処理ブロック40において第2番目の基準ベク
トル使用されるときには処理ブロック41では最後尾から
第2番目の基準ベクトルが使用され、以下同様である。
処理ブロック42においては、処理ブロック40及び41で算
出された差分の絶対値が積算される。判断ブロック44
は、処理ブロック46によって決定される未知の船舶のシ
ルエットの中の次のベクトルを処理するために、処理ブ
ロック40、41及び42を反復して実行させるものであり、
この反復は、受取ったベクトル化され標準化されている
シルエットの各々のベクトルのことごとくが、そのとき
メモリ18から取り出されている基準画像の中の対応する
ベクトルからの減算を完了されるまで、続けられる。以
上の処理の結果得られる夫々の差分の絶対値の合計値
は、基準画像の「スコア」と呼ばれるものであり、それ
らのスコアのうちの一方は基準画像との比較におけるそ
の未知の画像のスコア、他方はこの基準画像の向きを反
転させたものとの比較におけるその未知の画像のスコア
である。処理ブロック48においては、処理ブロック40、
41及び42で算出された、この基準船舶に関するスコアが
メモリ50に格納される。当業者には理解されるように、
処理ブロック48は、以上の別実施態様として、例えば最
小のスコアだけを格納するというような、メモリ50に格
納される情報の量を減少させることができるような何ら
かの方式でスコアの処理をするものとしても良い。以上
の比較の過程は、処理ブロック58を含むループバック経
路によって制御され、この未知の船舶がメモリ18に格納
されている個々の基準画像のことごとくと比較されてし
まうまで反復して実行される。
シルエットを標準化して得られた画像を、格納されてい
る既知の諸々の船舶のシルエットと比較する。既知の船
舶のそれらのシルエットは、装置の使用に先立ってメモ
リ18に格納されており、しかも、認識しようとしている
シルエットの、処理ブロック30、32、34、36及び38を通
過した後の形に相当する、ベクトル化し標準化して得ら
れた形で格納されている。メモリ18は、この処理によっ
て同定することのできる、あらゆる船舶級の船舶の画像
を包含している。更に、メモリ18は好ましくは各々の船
舶級につき、幾つかの異なった角度から(本実施例にお
いては4つの角度から)見たその船舶の姿を表わす、幾
つかの画像を包含しているものとするのが良い。処理ブ
ロック40においては減算が行なわれ、この減算は、基準
画像(即ち特定の船舶級の船舶のシルエット)の1つの
ベクトルを、そのとき受取っている、ベクトル化され標
準化されているシルエットの、対応するベクトルから減
じることによって行なわれる。未知の船舶の船首は画像
のいずれの側を向いていることもあり得るため、第2の
差分の算出を処理ブロック41において行なうようになっ
ている。この処理ブロック41では、基準画像があたかも
逆方向に向けられた船舶に基づいて形成されたものであ
るかのように見なして基準ベクトルを選択するという方
法でこの差分の算出が行なわれる。即ち、処理ブロック
40において第1番目の基準ベクトルが使用されるときに
は処理ブロック41では最後尾の基準ベクトルが使用さ
れ、また、処理ブロック40において第2番目の基準ベク
トル使用されるときには処理ブロック41では最後尾から
第2番目の基準ベクトルが使用され、以下同様である。
処理ブロック42においては、処理ブロック40及び41で算
出された差分の絶対値が積算される。判断ブロック44
は、処理ブロック46によって決定される未知の船舶のシ
ルエットの中の次のベクトルを処理するために、処理ブ
ロック40、41及び42を反復して実行させるものであり、
この反復は、受取ったベクトル化され標準化されている
シルエットの各々のベクトルのことごとくが、そのとき
メモリ18から取り出されている基準画像の中の対応する
ベクトルからの減算を完了されるまで、続けられる。以
上の処理の結果得られる夫々の差分の絶対値の合計値
は、基準画像の「スコア」と呼ばれるものであり、それ
らのスコアのうちの一方は基準画像との比較におけるそ
の未知の画像のスコア、他方はこの基準画像の向きを反
転させたものとの比較におけるその未知の画像のスコア
である。処理ブロック48においては、処理ブロック40、
41及び42で算出された、この基準船舶に関するスコアが
メモリ50に格納される。当業者には理解されるように、
処理ブロック48は、以上の別実施態様として、例えば最
小のスコアだけを格納するというような、メモリ50に格
納される情報の量を減少させることができるような何ら
かの方式でスコアの処理をするものとしても良い。以上
の比較の過程は、処理ブロック58を含むループバック経
路によって制御され、この未知の船舶がメモリ18に格納
されている個々の基準画像のことごとくと比較されてし
まうまで反復して実行される。
この未知の船舶のシルエットがメモリ18に格納されて
いる基準画像の全てと比較された後に、処理ブロック54
において、スコアが最小の基準画像が選択される。この
最小のスコアに対応する基準船舶が、未知の船舶と「一
致(matching)」していることになる。こうして以上の
処理により、未知の船舶がこの選択された基準船舶と同
一の船舶級に属するものであることが認識されることに
なる。別実施態様として、全ての基準シルエットに関し
て得られた最小のスコアがある所定の値より小さくない
場合にはその未知の船舶に対していかなる分類も与えら
れないようにする、スレショルド機能を採用しても良
い。
いる基準画像の全てと比較された後に、処理ブロック54
において、スコアが最小の基準画像が選択される。この
最小のスコアに対応する基準船舶が、未知の船舶と「一
致(matching)」していることになる。こうして以上の
処理により、未知の船舶がこの選択された基準船舶と同
一の船舶級に属するものであることが認識されることに
なる。別実施態様として、全ての基準シルエットに関し
て得られた最小のスコアがある所定の値より小さくない
場合にはその未知の船舶に対していかなる分類も与えら
れないようにする、スレショルド機能を採用しても良
い。
(放射状ベクトル方式の実施例) 垂直ベクトルを用いて物体の同定を行なうようにした
以上のアルゴリズムは、平坦な下縁部を有する画像に適
用するのに殊に適している。例えば船舶はその喫水線よ
り下の部分がかくれているために、その下縁部が平坦で
あるように見える。上縁部と下縁部との両方に構造的な
凹凸を有する物体に適用するには、放射状ベクトル方式
のアルゴリズムがより適している。例えば航空機はその
種の物体である。
以上のアルゴリズムは、平坦な下縁部を有する画像に適
用するのに殊に適している。例えば船舶はその喫水線よ
り下の部分がかくれているために、その下縁部が平坦で
あるように見える。上縁部と下縁部との両方に構造的な
凹凸を有する物体に適用するには、放射状ベクトル方式
のアルゴリズムがより適している。例えば航空機はその
種の物体である。
第4図は、放射状ベクトル方式のアルゴリズムを用い
て画像に加えられる処理を図示している。先ず最初に処
理ブロック30Aが、処理ブロック32(第2図)と同様の
方法で物体の外郭線を抽出する。
て画像に加えられる処理を図示している。先ず最初に処
理ブロック30Aが、処理ブロック32(第2図)と同様の
方法で物体の外郭線を抽出する。
処理ブロック100はこの外郭線の放射状ベクトルを形
成するブロックであり、その形成の方法についてが第5
図を参照すればより良く理解することができる。第5図
は、未知の航空機の外郭線152を示している。この外郭
線上の各点は、「X」座標値と「Y」座標値とを有する
ものであるということに注意されたい。放射状ベクトル
を決定するには、先ず最初にこの外郭線の図心Cを算出
する。本実施例では、外郭線上の全ての点のX座標値並
びにY座標値の平均値を求めることによって、図心の値
を近似値として得ている。座標値の平均値を求めるなら
ば、対称形の画像の場合には、図心に等しい値が得られ
る。平均値を求めることによって図心の近似値を得ると
いう方法は必要とされる処理を簡明化しており、また、
この方法を用いた結果、物体の向きにかかわらず不変の
長さを持つベクトルが得られるようになっている。
成するブロックであり、その形成の方法についてが第5
図を参照すればより良く理解することができる。第5図
は、未知の航空機の外郭線152を示している。この外郭
線上の各点は、「X」座標値と「Y」座標値とを有する
ものであるということに注意されたい。放射状ベクトル
を決定するには、先ず最初にこの外郭線の図心Cを算出
する。本実施例では、外郭線上の全ての点のX座標値並
びにY座標値の平均値を求めることによって、図心の値
を近似値として得ている。座標値の平均値を求めるなら
ば、対称形の画像の場合には、図心に等しい値が得られ
る。平均値を求めることによって図心の近似値を得ると
いう方法は必要とされる処理を簡明化しており、また、
この方法を用いた結果、物体の向きにかかわらず不変の
長さを持つベクトルが得られるようになっている。
放射状ベクトルの各々は、図心Cと外郭線152上の1
つの点との間の距離を反映した大きさを持っている。外
郭線上の各々の点ごとに1つの放射状ベクトルを算出す
る必要がある。放射状ベクトルの総本数は例えばN本と
して表わされるが、様々な総本数のベクトルを算出する
ようにすることができる。それらのN箇所の点を選択す
るためにはレシオ(比)Rを算出し、このレシオRは、
外郭線152上に存在する点の総数をNで割ったものに等
しい。本実施例ではNの値は「36」であるが、他の値を
使用しても良い。次に外郭線152上の第1番目の点を選
択するのであるが、この点は固有のX座標値とY座標値
とを持っている。第1番目の放射状ベクトル1501の大き
さは、この点と図心Cとの、X座標値どうしの間の差分
の二乗値とY座標値どうしの間の差分の二乗値との和の
平方根に等しい。
つの点との間の距離を反映した大きさを持っている。外
郭線上の各々の点ごとに1つの放射状ベクトルを算出す
る必要がある。放射状ベクトルの総本数は例えばN本と
して表わされるが、様々な総本数のベクトルを算出する
ようにすることができる。それらのN箇所の点を選択す
るためにはレシオ(比)Rを算出し、このレシオRは、
外郭線152上に存在する点の総数をNで割ったものに等
しい。本実施例ではNの値は「36」であるが、他の値を
使用しても良い。次に外郭線152上の第1番目の点を選
択するのであるが、この点は固有のX座標値とY座標値
とを持っている。第1番目の放射状ベクトル1501の大き
さは、この点と図心Cとの、X座標値どうしの間の差分
の二乗値とY座標値どうしの間の差分の二乗値との和の
平方根に等しい。
外郭線152上の第2番目の点には、第1番目の点から
数えてR個めの点を選択する。Rはレシオ(比の値)で
あるため、必ずしも整数とは限らない。Rが整数ではな
い場合には、第1番目の点から数えてR個めの点に最も
近い2つの点のX座標値とY座標値とを求め、それらの
値の間に内挿法を適用することによって、第2番目の点
の座標値を求めるようにする。この内挿法によって求め
られた座標値に基づいて、第2番目の放射状ベクトル15
02の値が算出される。
数えてR個めの点を選択する。Rはレシオ(比の値)で
あるため、必ずしも整数とは限らない。Rが整数ではな
い場合には、第1番目の点から数えてR個めの点に最も
近い2つの点のX座標値とY座標値とを求め、それらの
値の間に内挿法を適用することによって、第2番目の点
の座標値を求めるようにする。この内挿法によって求め
られた座標値に基づいて、第2番目の放射状ベクトル15
02の値が算出される。
その他の放射状ベクトル1503・・・150Nの値も同様に
して求める。以下に説明する放射状ベクトルを標準化す
るための処理が行なわれるため、第1番目の放射状ベク
トルを算出するための点として、いかなる点を選択して
も良いようになっている。同様に、それに続く一連の放
射状ベクトルを算出するための点についても、外郭線に
沿って時計回りにとって行くようにしても、また反時計
回りにとって行くようにしても良いようになっている。
して求める。以下に説明する放射状ベクトルを標準化す
るための処理が行なわれるため、第1番目の放射状ベク
トルを算出するための点として、いかなる点を選択して
も良いようになっている。同様に、それに続く一連の放
射状ベクトルを算出するための点についても、外郭線に
沿って時計回りにとって行くようにしても、また反時計
回りにとって行くようにしても良いようになっている。
再び第4図に関して説明すると、放射状ベクトルの集
合は処理ブロック102において標準化される。即ち先
ず、この集合に属する放射状ベクトルの値の平均値を求
める。この平均値をある定数、例えば15で割る除算を行
なうことによって、スケール・ファクタを算出する。集
合の中の各々の放射状ベクトルをこのスケール・ファク
タで割る除算を行なうと、標準化された放射状ベクトル
の集合が得られる。
合は処理ブロック102において標準化される。即ち先
ず、この集合に属する放射状ベクトルの値の平均値を求
める。この平均値をある定数、例えば15で割る除算を行
なうことによって、スケール・ファクタを算出する。集
合の中の各々の放射状ベクトルをこのスケール・ファク
タで割る除算を行なうと、標準化された放射状ベクトル
の集合が得られる。
標準化されたそれらのベクトルは、次に処理ブロック
104により、それらのうちの最大のベクトルが第1番目
の位置にくるまで「回転」させられる。例えば、その最
大のベクトルが第5番目のベクトルであったとするなら
ば、このベクトルの集合は、その第5番目のベクトルが
第1番目のベクトルになり、その第6番目のベクトルが
第2番目のベクトルとなり、以下同様となるように回転
させられる。更に、これらのベクトルは回転させられる
際には「循環」するようになっており、そのため第4番
目のベクトルは回転させられた後には最後尾のベクトル
となり、また第3番目のベクトルは回転させられた後に
は最後尾から第2番目のベクトルとなり、以下同様であ
る。ベクトルを回転させることによって、未知の物体
は、その物体から画像が生成されたときのその物体の向
きがどのようなものであったかとは無関係に、同一の放
射状ベクトルの集合を提供することになる。
104により、それらのうちの最大のベクトルが第1番目
の位置にくるまで「回転」させられる。例えば、その最
大のベクトルが第5番目のベクトルであったとするなら
ば、このベクトルの集合は、その第5番目のベクトルが
第1番目のベクトルになり、その第6番目のベクトルが
第2番目のベクトルとなり、以下同様となるように回転
させられる。更に、これらのベクトルは回転させられる
際には「循環」するようになっており、そのため第4番
目のベクトルは回転させられた後には最後尾のベクトル
となり、また第3番目のベクトルは回転させられた後に
は最後尾から第2番目のベクトルとなり、以下同様であ
る。ベクトルを回転させることによって、未知の物体
は、その物体から画像が生成されたときのその物体の向
きがどのようなものであったかとは無関係に、同一の放
射状ベクトルの集合を提供することになる。
これらの未知の物体の放射状ベクトルは、処理ブロッ
ク39Aにおいて、既知の物体の画像、即ち基準と比較さ
れる。本実施例の処理ブロック39Aは処理ブロック39
(第2図)と同様である。無論、メモリ18に格納されて
いる複数の既知のベクトル集合は、船舶に替えて航空機
等を表わすものとされている。更には、それらの既知の
ベクトル集合を画像から抽出する際には、第2図に示さ
れている処理に従ってではなく、処理ブロック30A、10
0、102、及び104(第4図)によって表わされている処
理に従って、抽出が行なわれる。
ク39Aにおいて、既知の物体の画像、即ち基準と比較さ
れる。本実施例の処理ブロック39Aは処理ブロック39
(第2図)と同様である。無論、メモリ18に格納されて
いる複数の既知のベクトル集合は、船舶に替えて航空機
等を表わすものとされている。更には、それらの既知の
ベクトル集合を画像から抽出する際には、第2図に示さ
れている処理に従ってではなく、処理ブロック30A、10
0、102、及び104(第4図)によって表わされている処
理に従って、抽出が行なわれる。
メモリ18(第2図)内に格納されている各々の基準の
ことごとくについてスコアの算出がなされたならば、処
理は判断ブロック108へ進む。ここで再度述べておく
と、基準に対する比較は、未知の物体の放射状ベクトル
を、最大のベクトルがその集合の第1番目のベクトルに
なるように回転させて得られたベクトル集合について、
行なわれるようになっている。メモリ18(第2図)内に
格納されている基準も同様に回転されたものであるた
め、夫々の集合の中の最大のベクトルどうしが比較され
ることになる。しかしながら、未知の物体の上の最大の
放射状ベクトルを発生させている点が、基準の中に包含
されている既知の物体の上の最大の放射状ベクトルを発
生させている点と一致していない場合には、この比較は
不正確なものとなる。例えば、未知の物体の画像が形成
される際にノイズがある放射状ベクトルに作用し、その
ノイズが無かったならば別のベクトルが最大となるはず
であったにもかかわらずそのベクトルが最大ベクトルで
あるかのように見えてしまうこともあり得る。
ことごとくについてスコアの算出がなされたならば、処
理は判断ブロック108へ進む。ここで再度述べておく
と、基準に対する比較は、未知の物体の放射状ベクトル
を、最大のベクトルがその集合の第1番目のベクトルに
なるように回転させて得られたベクトル集合について、
行なわれるようになっている。メモリ18(第2図)内に
格納されている基準も同様に回転されたものであるた
め、夫々の集合の中の最大のベクトルどうしが比較され
ることになる。しかしながら、未知の物体の上の最大の
放射状ベクトルを発生させている点が、基準の中に包含
されている既知の物体の上の最大の放射状ベクトルを発
生させている点と一致していない場合には、この比較は
不正確なものとなる。例えば、未知の物体の画像が形成
される際にノイズがある放射状ベクトルに作用し、その
ノイズが無かったならば別のベクトルが最大となるはず
であったにもかかわらずそのベクトルが最大ベクトルで
あるかのように見えてしまうこともあり得る。
不正確な比較が行なわれる可能性を低減するために、
未知の画像から生成された放射状ベクトルは、ほぼ最大
に近い別のベクトルがそのベクトル集合の中の第1番目
の放射状ベクトルとなるように回転させられるようにな
っている。第4図に示すように、判断ブロック108が、
その放射状ベクトルの集合の中の「ピーク」を探すため
のチェックを行なっている。ピークとは、以下の判定基
準を満足する放射状ベクトルのことである。
未知の画像から生成された放射状ベクトルは、ほぼ最大
に近い別のベクトルがそのベクトル集合の中の第1番目
の放射状ベクトルとなるように回転させられるようにな
っている。第4図に示すように、判断ブロック108が、
その放射状ベクトルの集合の中の「ピーク」を探すため
のチェックを行なっている。ピークとは、以下の判定基
準を満足する放射状ベクトルのことである。
(1)ピークをなす放射状ベクトルはその直前の放射状
ベクトル及びその直後の放射状ベクトルより大きい。
(2)ピークをなす放射状ベクトルの大きさは第1の所
定の閾値(例えば「18」)より大きい。(3)ピークを
なす放射状ベクトルの大きさはその直前の「谷」にある
放射状ベクトルと比較して第2の所定の閾値(例えば
「3」)分以上に大きい(谷とは、その直前の放射状ベ
クトル及びその直後の放射状ベクトルより小さい放射状
ベクトルのことである)。(4)ピークの直後に続く放
射状ベクトルの大きさはピークをなす放射状ベクトルの
大きさと比較して所定のパーセンテージ(例えば「20
%」)分以上に小さい。
ベクトル及びその直後の放射状ベクトルより大きい。
(2)ピークをなす放射状ベクトルの大きさは第1の所
定の閾値(例えば「18」)より大きい。(3)ピークを
なす放射状ベクトルの大きさはその直前の「谷」にある
放射状ベクトルと比較して第2の所定の閾値(例えば
「3」)分以上に大きい(谷とは、その直前の放射状ベ
クトル及びその直後の放射状ベクトルより小さい放射状
ベクトルのことである)。(4)ピークの直後に続く放
射状ベクトルの大きさはピークをなす放射状ベクトルの
大きさと比較して所定のパーセンテージ(例えば「20
%」)分以上に小さい。
判断ブロック108は、放射状ベクトルの集合の中に別
のピークが存在することを認めた場合には、処理は処理
ブロック106へ進み、このブロックにおいては、そのピ
ークがそのベクトル集合内の第1番目のベクトルになる
までそのベクトル集合が回転させられる。続いて処理ブ
ロック39Aにおいて、この回転して得られた放射状ベク
トル集合に関する新たなスコアの算出が行なわれる。
のピークが存在することを認めた場合には、処理は処理
ブロック106へ進み、このブロックにおいては、そのピ
ークがそのベクトル集合内の第1番目のベクトルになる
までそのベクトル集合が回転させられる。続いて処理ブ
ロック39Aにおいて、この回転して得られた放射状ベク
トル集合に関する新たなスコアの算出が行なわれる。
判断ブロック108が、その集合の中の全てのピークが
回転により第1番目の位置へ移動されたと判断したなら
ば、処理は処理ブロック54Aへ進む。この処理ブロック5
4Aは、処理ブロック54(第2図)と同様に、処理ブロッ
ク39Aで算出されたスコアのうちの最小のスコアを選択
する。未知の物体は、この最小スコアの算出に用いられ
た基準ベクトル集合と一致するものと見なされる。
回転により第1番目の位置へ移動されたと判断したなら
ば、処理は処理ブロック54Aへ進む。この処理ブロック5
4Aは、処理ブロック54(第2図)と同様に、処理ブロッ
ク39Aで算出されたスコアのうちの最小のスコアを選択
する。未知の物体は、この最小スコアの算出に用いられ
た基準ベクトル集合と一致するものと見なされる。
当業者には理解されるように、本明細書に記載された
本発明の概念及び範囲から逸脱することなく、本発明に
対し種々の変更を加えることが可能である。
本発明の概念及び範囲から逸脱することなく、本発明に
対し種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明を採用することのできる1つのシステ
ムを理解するための概略図、 第2図は、本発明の物体同定のプロセスのフローチャー
ト、 第3図は、画像を垂直ベクトルで表わす際の表わし方を
理解するための概略図、 第4図は、本発明の物体同定のプロセスの別実施例のフ
ローチャート、 第5図は、画像を放射状ベクトルで表わす際の表わし方
を理解するための概略図である。 尚、図中、 10…撮像装置、11…利用装置、12…デジタル・コンピュ
ータ、14…船舶、18…メモリ、20…デジタイザ、72…シ
ルエット、74…垂直ベクトル、76…船舶中央部における
最小ベクトル、150…放射状ベクトル、152…外郭線。
ムを理解するための概略図、 第2図は、本発明の物体同定のプロセスのフローチャー
ト、 第3図は、画像を垂直ベクトルで表わす際の表わし方を
理解するための概略図、 第4図は、本発明の物体同定のプロセスの別実施例のフ
ローチャート、 第5図は、画像を放射状ベクトルで表わす際の表わし方
を理解するための概略図である。 尚、図中、 10…撮像装置、11…利用装置、12…デジタル・コンピュ
ータ、14…船舶、18…メモリ、20…デジタイザ、72…シ
ルエット、74…垂直ベクトル、76…船舶中央部における
最小ベクトル、150…放射状ベクトル、152…外郭線。
Claims (4)
- 【請求項1】未知の物体のシルエットのデジタル化画像
を複数の既知の物体のシルエットの複数の画像の各々と
比較することにより、前記未知の物体の前記シルエット
の前記デジタル化画像から、前記未知の物体を同定する
方法であって、 (a)前記未知の物体の前記シルエットの前記デジタル
化画像を放射状ベクトルの集合で表わすステップと、 (b)前記集合内の各々の放射状ベクトルをスケール・
ファクタで割る除算を行なうことにより、標準化された
放射状ベクトル集合を形成するステップと、 (c)前記放射状ベクトル集合を、最大の放射状ベクト
ルが該集合内の第1番目のベクトルとなるまで回転する
ステップと、 を含む未知の物体の同定方法。 - 【請求項2】(a)標準化し回転して得られた前記放射
状ベクトル集合を、複数の既知の物体の複数のデジタル
化画像を表わす複数の標準化し回転して得られた放射状
ベクトル集合の各々と比較し、それによって、それらの
比較の各々についてのスコアを算出するステップであっ
て、該スコアが、標準化し回転して得られた未知のシル
エットの中の各々の放射状ベクトルと、標準化し回転し
て得られた複数の既知のシルエットの各々の中の対応す
る放射状ベクトルとの間の差分の絶対値の合計値に等し
いスコアであるステップ、 を更に含む請求項1記載の未知の物体の同定方法。 - 【請求項3】(a)前記標準化放射状ベクトル集合の中
のピークをなす放射状ベクトルを同定するステップと、 (b)前記標準化放射状ベクトル集合を、前記ピークを
なす前記放射状ベクトルが該集合内の第1番目のベクト
ルとなるまで回転するステップと、 (c)標準化し回転して得られた前記放射状ベクトル集
合を、複数の既知の物体の複数のデジタル化画像を表わ
す複数の標準化し回転して得られた放射状ベクトル集合
の各々と比較し、それによって、それらの比較の各々に
ついてのスコアを算出するステップであって、該スコア
は、標準化し回転して得られた未知のシルエットの中の
各々の放射状ベクトルと、標準化し回転して得られた複
数の既知のシルエットの各々の中の対応する放射状ベク
トルとの間の差分の絶対値の合計値に等しいスコアであ
るステップと、 を更に含む請求項2記載の未知の物体の同定方法。 - 【請求項4】既知の物体を表わす前記複数のデジタル化
画像が、様々な角度からの航空機のシルエットを含むこ
とを特徴とする請求項3記載の未知の物体の同定方法
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/229,395 US4901362A (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Method of recognizing patterns |
US229395 | 1988-08-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0291778A JPH0291778A (ja) | 1990-03-30 |
JP2872702B2 true JP2872702B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=22861054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1204568A Expired - Lifetime JP2872702B2 (ja) | 1988-08-08 | 1989-08-07 | パターン認識方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4901362A (ja) |
EP (1) | EP0354701B1 (ja) |
JP (1) | JP2872702B2 (ja) |
DE (1) | DE68924458T2 (ja) |
Families Citing this family (281)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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