JP2875263B2 - 画像処理方法および装置 - Google Patents

画像処理方法および装置

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JP2875263B2 JP63234835A JP23483588A JP2875263B2 JP 2875263 B2 JP2875263 B2 JP 2875263B2 JP 63234835 A JP63234835 A JP 63234835A JP 23483588 A JP23483588 A JP 23483588A JP 2875263 B2 JP2875263 B2 JP 2875263B2
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    • G06V10/40Extraction of image or video features
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    • G06V10/431Frequency domain transformation; Autocorrelation

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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、テンプレート画像に一致する画像を求める
パターン・マッチング法による画像処理方法と、その装
置に関するものである。
(発明の背景) 対象画像の中から所定の画像(以下テンプレート画像
という)を探し出すパターン・マッチング法が画像処理
分野で広く知られている。この方法は、対象画像の中か
ら抽出した一定領域とテンプレート画像とを画素に分割
し、対応画素間の濃度の差分を求め、各画素に対するこ
れらの差分の絶対値の総和をミスマッチの測度として用
い、これが最小となる領域をマッチング領域とするもの
である。しかしこの方法は照明条件の変動が有ると、こ
れが直接測度の変動となるために精度が悪くなるという
問題がある。
そこでこの照明条件の変動に対しては、テンプレート
画像と対象画像との相互相関を求め、これをマッチング
の測度とする方法が提案されている。しかしこの方法は
対象画像の画素数をNXNとするとN2回の乗算とN2−1回
の加算が必要であり、この演算を対象画像領域が変わる
度に繰り返さねばならず、計算量が膨大となってしまう
という問題があった。
(発明の目的) この発明はこのような事情に鑑みなされたものであ
り、照明条件の影響を受けず、しかも計算量が著しく減
少して高速での画像処理が可能になる画像処理方法を提
供することを第1の目的とする。またこの方法の実施に
直接使用する画像処理装置を提供することを第2の目的
とする。
(発明の構成) この発明によればこの第1の目的は、読取り対象画像
の中からテンプレート画像と一致する画像領域を求め
て、この画像領域をマッチング領域とするパターン・マ
ッチング法による画像処理方法において、テンプレート
画像をアダマール変換し、直流成分を除く絶対値最大の
成分のアダマール係数を求め、対象画像をアダマール変
換した時の同一成分に対するアダマール係数の差の絶対
値の総和を求め、この総和が最小となる画像領域をマッ
チング領域とすることを特徴とする画像処理方法、によ
り達成される。
すなわちテンプレート画像と対象画像とをアダマール
変換することによって直交関数系である異なる周波数成
分に分解し、この成分のうち直流成分を比較対象から除
くことにより照明条件の変化の影響を除く。またこの成
分のうち直流成分以外の最大のアダマール係数のみを用
いることにより演算を減少させる。
ここに対象画像とテンプレート画像の対応画素に対し
て、直流成分以外の最大のアダマール係数の差の絶対値
の総和が最小となる画像をマッチングとすることができ
る。また絶対値最大のアダマール係数の差を各ブロック
に対して加算してゆき、この加算値が所定の閾値より大
となった時にミスマッチングとすることも可能である。
また第2の目的は前記特許請求の範囲第4、5項に記
載した装置により達成される。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の機能ブロック図、第2図
はその動作流れ図、第3図はアダマール変換画像の図、
第4図はパターン・マッチングの説明図である。
第1図で符号10はテンプレートメモリである。テンプ
レートからは特徴テンプレートT′と特徴量dとが予め
求められ、これらがメモリ10に予めメモリされる。ここ
に特徴テンプレートT′は、テンプレート画像をアダマ
ール変換した時に、直交関係を有する各周波数成分のう
ち直流成分を除く絶対値最大の成分を求め、この成分を
ブロックの要素とするものである。また特徴量dはこの
絶対値最大の成分のアダマール係数である。
例えば4x4の画素で構成される画像gは、第3図のア
ダマール変換画像に示す周波数成分f1〜f16を用いて次
式のように展開できる。
g=a1f1+…+a16f16 この時各アダマール係数a1〜a16は次式で与えられ
る。
ここで画像gは全ての周波数成分を用いなくても、各
アダマール係数の絶対値の大きい方から順に8個程度を
取り出せば、目に見える画像の劣化をもたらさないこと
が知られている。
本発明では直流成分(f1)を除く成分中で最大の係数
のみを用いて画像の不一致度を求める。
例えば16x16画素の大きさのテンプレート画像を第4
図(1)に示すように4x4画素で構成されるブロックに
分け、このブロックt1についてアダマール変換し(第2
図、ステップ100)、アダマール係数a2〜a16のうち最大
の係数anを求める。そしてこの係数anに対応する成分fn
をこのブロックt1につき代表させ、これをブロックt1
対するテンプレート画像t′とし、同時に係数anをブロ
ックt1に対する特徴量d1とする。
残りのブロックt2〜t16につき同様にテンプレート画
像t′と特徴量d2〜d16を求める。そしてt′を用いて
第4図(2)に示す特徴テンプレートT′を求め、特徴
量dと共にメモリ10内の特徴テンプレートメモリ10Aと
特徴量メモリ10Bとにメモリするものである(第2図、
ステップ102、104)。
第1図で12はフレームメモリ、14はアダマール変換手
段である。第4図(3)に示す対象画像hはイメージセ
ンサ(図示せず)などで読み取られ、A/D変換されてフ
レームメモリ12に一時メモリされる。この画像hに対
し、特徴テンプレートT′を用いてアダマール変換を行
う(ステップ106)。すなわち画像h内の位置(u,v)に
対してアダマール変換をした時に、特徴テンプレート
T′との対応ブロックの同一周波数成分に対するアダマ
ール係数を求め、これを位置(u,v)の各ブロックに対
する特徴量d′とする(ステップ108)。この演算結果
は第1図の特徴量メモリ16にメモリされる。
18は不一致度演算手段であり、テンプレート画像tの
各ブロックの特徴量dと、対象画像hの位置(u,v)に
おける各ブロックの特徴量d′との差の絶対値を全ブロ
ックにつき加算した不一致度A、 A=Σ|d−d′| を求めるものである(ステップ110)。
20はこの不一致度Aを所定値と比較する比較手段であ
る。この実施例においてはこの所定値は最小の不一致度
A0とする。すなわち比較手段20は適宜の値と比較して
(ステップ112)、それ以上なら画像移動を行ない(ス
テップ114)、以下ならばこの時の不一致度Aを最小不
一致度A0に置き換え(ステップ116)、全ての画像領域
につき繰り返す(ステップ118)。最小不一致度A0を入
れ換えるたびに新しい最小不一致度A0が最小不一致度メ
モリ22にメモリされ、そのアドレスがアドレスメモリ24
にメモリされる。すると画像移動手段26は次の領域をフ
レームメモリ12から読み出させ、以上の動作を全画像域
に対して繰り返す。この結果全画像域に対して不一致度
Aが最小値A0となるアドレスをメモリ24から求めること
ができ、このアドレスの領域をマッチング領域とする
(ステップ120)。
この実施例では全画像領域に対して不一致度Aを求め
る必要があるので、処理速度の増大にも限界が生じる。
第5図は処理速度をさらに増大させ得る他の実施例の
機能ブロック図である。この実施例では特徴テンプレー
トメモリ10A′には全てのブロックについての直流成分
を除きアダマール係数が最大となる周波数成分だけをメ
モリし、この時のアダマール係数(特徴量d)も同様に
全てのブロックについて絶対値が最大のものだけメモリ
しておく。この特徴量dが最大側から何番目であるかは
順位メモリ10Cにメモリされている。そしてまず最大特
徴量を持つブロックについて不一致度A1を求め、これを
閾値設定手段28で設定された閾値Thと比較する。
A1>Th ならばこの領域はミスマッチングとして他の領域に移
る。
A1<Th ならば、2番目に大きい特徴量を持つブロックに対して
同様に不一致度A2を求め、A1+A2を閾値Thと比較する。
A1+A2>Th ならミスマッチングとする。
このように不一致度Aを閾値と比較すれば、全画像域
に対して演算するまでもなく速やかに不一致領域を判別
できるから、処理速度が著しく増大する。
(発明の効果) 本発明は以上のように、対象画像とテンプレート画像
をアダマール変換し、直流成分を除く絶対値最大の成分
のアダマール係数を求め、対象画像の同一成分に対する
アダマール係数との差の絶対値との総和を求め、この総
和が最小となる画像領域をマッチング領域とするもので
あるから、照度変化による影響を受けることなく高精度
な処理が可能となる。また演算量が著しく少なくなるの
で、高速処理が可能である。ここに直流成分を除く成分
のうち絶対値が最大側のアダマール係数から順にテンプ
レートと対象画像のアダマール係数の差(特徴量の差)
を加算し、この加算の度に所定の閾値と比較しこの加算
値が所定の閾値より大となったらその時点でミスマッチ
ングとすれば、演算量はさらに減少し、処理速度はさら
に増大する。
さらに本発明の装置によれば、この発明の方法を直接
利用する画像処理装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の機能ブロック図、第2図は
その動作流れ図、ダイ3図はアダマール変換画像の図、
第4図はパターン・マッチングの説明図である。また第
5図は他の実施例の機能ブロック図である。 10……テンプレートメモリ、 10A、10A′……特徴テンプレートメモリ、 10B、10B′……特徴量メモリ、 14……アダマール変換手段、 16……特徴量メモリ、 18……不一致度演算手段、 20……比較手段、28……閾値設定手段。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】読取り対象画像の中からテンプレート画像
    と一致する画像領域を求めて、この画像領域をマッチン
    グ領域とするパターン・マッチング法による画像処理方
    法において、 テンプレート画像をアダマール変換し、直流成分を除く
    絶対値最大の成分のアダマール係数を求め、対象画像を
    アダマール変換した時の同一成分に対するアダマール係
    数の差の絶対値の総和を求め、この総和が最小となる画
    像領域をマッチング領域とすることを特徴とする画像処
    理方法。
  2. 【請求項2】読取り対象画像の中からテンプレート画像
    と一致する画像領域を求めて、この画像領域をマッチン
    グ領域とするパターン・マッチング法による画像処理方
    法において、 次の各工程を有することを特徴とする画像処理方法: 前記テンプレート画像の所定画素範囲を1つのブロッ
    クとしてアダマール変換を行う; 直流成分を除いた成分のうち絶対値最大の成分を求
    め、この成分をブロックの要素とする特徴テンプレート
    を求める; またこの絶対値最大の成分のアダマール係数をブロッ
    クの特徴量dとする; 対象画像に対して前記特徴テンプレートを用いて各ブ
    ロックの特徴量d′を求める; テンプレートと対象画像の特徴量の差の絶対値を全て
    のブロックについて加算し、 A=Σ|d−d′| を不一致と定義する; 不一致度Aが最小となる対象画像領域をマッチング領
    域とする。
  3. 【請求項3】読取り対象画像の中からテンプレート画像
    と一致する画像領域を求めて、この画像領域をマッチン
    グ領域とするパターン・マッチング法による画像処理方
    法において、 次の各工程を有することを特徴とする画像処理方法: 前記テンプレート画像の所定画素範囲を1つのブロッ
    クとしてアダマール変換を行う; 直流成分を除いた成分のうち絶対値最大の成分を求
    め、この成分をブロックの要素とする特徴テンプレート
    を求める; またこの絶対値最大の成分のアダマール係数をブロッ
    クの特徴量dとする; 対象画像に対して前記特徴テンプレートを用いて各ブ
    ロックの特徴量d′を求める; テンプレートの特徴量dの絶対値が大きいブロックか
    ら順に、テンプレートと対象画像の特徴量の差の絶対値
    を加算する; この加算値の加算の度に所定の閾値と比較し、加算値
    がこの閾値より大となった時に対象画像領域がマッチン
    グ領域でないとする。 全てのブロックについて加算した値が闘値より小であ
    る対象画像領域の中で、加算値が最小となる対象画像領
    域をマッチング領域とする。
  4. 【請求項4】読取り対象画像の中からテンプレート画像
    と一致する画像領域を求めて、この画像領域をマッチン
    グ領域とするパターン・マッチング法による画像処理装
    置において、 テンプレートをアダマール変換した時の直流成分を除く
    絶対値最大の成分を要素とする特徴テンプレートを記憶
    する特徴テンプレートメモリと、 この絶対値最大の成分のアダマール係数を特徴量dとし
    て記憶する特徴量メモリと、 この特徴テンプレートを用いて対象画像をアダマール変
    換するアダマール変換手段と、 アダマール係数を特徴量d′として記憶するメモリと、 特徴量の差の絶対値を加算して不一致度 A=Σ|d−d′| を求める不一致度演算手段と、 この不一致度が最小となる画像領域をマッチング領域と
    判断する比較手段と、 を備えることを特徴とする画像処理装置。
  5. 【請求項5】読取り対象画像の中からテンプレート画像
    と一致する画像領域を求めて、この画像領域をマッチン
    グ領域とするパターン・マッチング法による画像処理装
    置において、 テンプレートをアダマール変換した時の直流成分を除く
    成分の絶対値最大の成分を要素とする特徴テンプレート
    を記憶する特徴テンプレートメモリと、 絶対値最大の成分のアダマール係数を特徴量dとして記
    憶すると共に少なくともその最大となるブロックを記憶
    する特徴量メモリと、 特徴テンプレートを用いて対象画像をアダマール変換す
    るアダマール変換手段と、 特徴量が大きいブロックから順にテンプレートと対象画
    像の特徴量の差の絶対値を求め加算する演算手段と、 この差の絶対値が所定の閾値を越えることから対象画像
    が不一致と判断する比較手段と、 を備えることを特徴とする画像処理装置。
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