JP3098704B2 - Image matching method and device - Google Patents

Image matching method and device

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JP3098704B2
JP3098704B2 JP08051540A JP5154096A JP3098704B2 JP 3098704 B2 JP3098704 B2 JP 3098704B2 JP 08051540 A JP08051540 A JP 08051540A JP 5154096 A JP5154096 A JP 5154096A JP 3098704 B2 JP3098704 B2 JP 3098704B2
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plane data
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plane
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弘之 大西
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グローリー工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、予め登録された参
照画像と画像入力装置等から入力された入力画像の画像
照合を行う画像照合方法及び装置に関し、特に入力画像
が参照画像に対して回転及び平行移動している場合に、
該入力画像と参照画像の回転角及び平行移動量を高速に
算出して両画像を照合する画像照合方法及び装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image collating method and apparatus for collating an image of a reference image registered in advance with an input image input from an image input device or the like. And when moving in parallel,
The present invention relates to an image matching method and apparatus for calculating a rotation angle and a translation amount of an input image and a reference image at high speed and comparing the two images.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、予め登録された参照画像と、画像
入力装置等から入力された入力画像を照合する際に、図
形相互の回転角と平行移動量を算出し得る一般化ハフ
(Hough)変換を用いることが多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, when comparing a reference image registered in advance with an input image input from an image input device or the like, a generalized Hough which can calculate a rotation angle and a translation amount between figures can be calculated. Transforms are often used.

【0003】例えば、特開昭62−77689号公報に
は、かかる一般化ハフ変換を高速に実行し得る回路をハ
ードウエアで実現した一般化ハフ変換回路が開示されて
いる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-77689 discloses a generalized Hough transform circuit in which a circuit capable of executing the generalized Hough transform at high speed is realized by hardware.

【0004】この一般化ハフ変換とは、任意の図形を画
像中から検出するための画像処理技術であり、回転角
θ、平行移動量(x,y)の3次元のパラメータ空間に
投票する方式である。
[0004] The generalized Hough transform is an image processing technique for detecting an arbitrary figure from an image, and a method of voting in a three-dimensional parameter space of a rotation angle θ and a translation amount (x, y). It is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この一
般化ハフ変換には、パラメータ空間に対応する膨大なメ
モリが必要になるという問題がある。
However, the generalized Hough transform has a problem that a huge memory corresponding to the parameter space is required.

【0006】例えば、平行移動の分解能が1画素であり
かつ回転角の分解能が1度である場合において256画
素×256画素からなる画像の照合を行う際には、パラ
メータ空間用に数十メガバイトのメモリ容量が必要とな
る。
For example, when the resolution of the translation is 1 pixel and the resolution of the rotation angle is 1 degree, when collating an image composed of 256 pixels × 256 pixels, several tens of megabytes of parameter space are used. Memory capacity is required.

【0007】また、かかる一般化ハフ変換では、入力画
像と参照画像の各エッジ点間の全ての組み合わせから回
転量及び平行移動量を求めるため、エッジ数の増加に伴
って処理時間が累増するという問題がある。
In the generalized Hough transform, the amount of rotation and the amount of translation are determined from all combinations between the edge points of the input image and the reference image. Therefore, the processing time increases as the number of edges increases. There's a problem.

【0008】そこで、本発明では、上記問題点を解決
し、回転及び平行移動した画像を照合する際に、必要と
なるメモリ容量を低減しつつ、複雑な画像の照合を迅速
に行うことができる画像照合方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。
In view of the above, the present invention solves the above-mentioned problems, and can quickly perform complicated image comparison while reducing the required memory capacity when comparing rotated and translated images. An object of the present invention is to provide an image matching method and apparatus.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明は、参照画像と入力画像の画像照合を行
う画像照合方法において、前記参照画像から作成された
エッジ方向画像に対してθ−ρハフ変換を行って参照θ
−ρ平面データを作成し、該参照θ−ρ平面データをフ
ーリエ変換して参照θ−f平面データを作成し、前記入
力画像から作成されたエッジ方向画像に対してθ−ρハ
フ変換を行って入力θ−ρ平面データを作成し、該入力
θ−ρ平面データをフーリエ変換して入力θ−f平面デ
ータを作成し、前記入力θ−f平面データと前記参照θ
−f平面データの位置ずらし量に基づいて回転角を算出
し、該回転角を用いて補正した参照θ−ρ平面データと
入力θ−ρ平面データの各θにおいて相互相関係数を求
め、逆ハフ変換を行って平行移動量を算出することを特
徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image collating method for collating an image between a reference image and an input image, the method comprising the steps of: Perform θ-ρ Hough transform and refer to θ
-P plane data is created, the reference θ-ρ plane data is Fourier transformed to create reference θ-f plane data, and the θ-ρ Hough transform is performed on the edge direction image created from the input image. To create input θ-ρ plane data, perform Fourier transform on the input θ-ρ plane data to create input θ-f plane data, and obtain the input θ-f plane data and the reference θ.
A rotation angle is calculated based on the position shift amount of the f-plane data, and a cross-correlation coefficient is calculated for each of the reference θ-ρ plane data and the input θ-ρ plane data corrected using the rotation angle, and It is characterized in that Hough transform is performed to calculate a parallel movement amount.

【0010】また、第2の発明は、参照画像と入力画像
の画像照合を行う画像照合装置において、前記参照画像
及び入力画像を微分してエッジ方向画像を作成し、該エ
ッジ方向画像をハフ変換してθ−ρ平面データを作成し
た後、該θ−ρ平面データをさらにフーリエ変換してθ
−f平面データを作成するデータ作成手段と、前記参照
画像に対応する参照θ−ρ平面データ及び参照θ−f平
面データを記憶する参照データ記憶手段と、前記入力画
像に対応する入力θ−f平面データと前記参照データ記
憶手段に記憶した参照θ−f平面データとの位置ずらし
量に基づいて回転角を算出する回転角算出手段と、前記
参照データ記憶手段に記憶した参照θ−ρ平面データを
前記回転角算出手段が算出した回転角を用いて補正する
とともに、該補正した参照θ−ρ平面データと入力θ−
ρ平面データの各θにおいて相互相関係数を計算し、逆
ハフ変換を行って平行移動量を算出する平行移動量算出
手段とを具備することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image matching apparatus for performing image matching between a reference image and an input image, wherein an edge direction image is created by differentiating the reference image and the input image, and the edge direction image is subjected to Hough transform. Then, the θ-ρ plane data is created, and the θ-ρ plane data is further Fourier-transformed to obtain θ
Data creating means for creating -f plane data; reference data storage means for storing reference θ-ρ plane data and reference θ-f plane data corresponding to the reference image; and input θ-f corresponding to the input image. Rotation angle calculation means for calculating a rotation angle based on a positional shift amount between the plane data and the reference θ-f plane data stored in the reference data storage means, and reference θ-ρ plane data stored in the reference data storage means Is corrected using the rotation angle calculated by the rotation angle calculation means, and the corrected reference θ-ρ plane data and the input θ−
A parallel movement amount calculating means for calculating a cross-correlation coefficient at each θ of the ρ plane data and performing an inverse Hough transform to calculate a parallel movement amount.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は、本実施の形態で用いる画像照合装
置10の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image matching apparatus 10 used in the present embodiment.

【0013】図1に示すように、この画像照合装置10
は、予め準備した参照画像と入力画像を単にハフ変換の
みを用いて照合するのではなく、ハフ変換により得られ
るθ−ρ平面データをさらにフーリエ変換してθ−f平
面データを算定し、このθ−f平面レベルで回転角を求
めるとともに、求めた回転角を用いてθ−ρ平面レベル
で平行移動量を求めるよう構成したものである。
As shown in FIG. 1, this image collating device 10
Rather than simply comparing the reference image prepared in advance and the input image using only the Hough transform, the θ-ρ plane data obtained by the Hough transform is further Fourier transformed to calculate the θ-f plane data. The rotation angle is obtained at the θ-f plane level, and the translation amount is obtained at the θ-ρ plane level using the obtained rotation angle.

【0014】具体的には、この画像照合装置10は、画
像入力部11と、θ−f平面作成部12と、エッジ検出
部13と、ハフ変換処理部14と、フーリエ変換処理部
15と、移動量算出部16と、参照データ記憶部17
と、逆ハフ変換処理部18とからなる。
More specifically, the image collating apparatus 10 includes an image input unit 11, a θ-f plane creating unit 12, an edge detecting unit 13, a Hough transform processing unit 14, a Fourier transform processing unit 15, Movement amount calculation unit 16 and reference data storage unit 17
And an inverse Hough transform processing unit 18.

【0015】なお、このθ−f平面作成部12は、第2
の発明のデータ作成手段に対応するものであり、エッジ
方向画像を作成する際にはエッジ検出部13を使用し、
θ−ρ平面データを作成する際にはハフ変換処理部14
を使用し、θ−f平面データを作成する際にはフーリエ
変換処理部15を使用する。
Note that the θ-f plane creating unit 12
The edge detecting unit 13 is used to generate an edge direction image,
When creating the θ-ρ plane data, the Hough transform processing unit 14
Is used, and the Fourier transform processing unit 15 is used when creating the θ-f plane data.

【0016】また、参照データ記憶部17は、第2の発
明の参照データ記憶手段に対応し、移動量算出部16
は、回転角算出手段及び平行移動量算出手段に対応す
る。
The reference data storage unit 17 corresponds to the reference data storage unit of the second invention, and the movement amount calculation unit 16
Corresponds to the rotation angle calculation means and the parallel movement amount calculation means.

【0017】画像入力部11は、あらかじめ準備した参
照濃度画像R(x,y)と入力濃度画像I(x,y)を
入力する処理部であり、入力された各画像をθ−f平面
作成部12に出力する。
The image input unit 11 is a processing unit for inputting a reference density image R (x, y) and an input density image I (x, y) prepared in advance, and creates each of the input images in a θ-f plane. Output to the unit 12.

【0018】θ−f平面作成部12は、エッジ検出部1
3、ハフ変換処理部14及びフーリエ変換処理部15を
用いて、入力された画像からエッジ方向画像、θ−ρ平
面データ及びθ−f平面データを順次作成し、このθ−
ρ平面データ及びθ−f平面データを移動量算出部16
に出力する。
The θ-f plane creating unit 12 includes the edge detecting unit 1
3. An edge direction image, θ-ρ plane data, and θ-f plane data are sequentially created from the input image by using the Hough transformation processing unit 14 and the Fourier transformation processing unit 15, and the θ-
The ρ plane data and θ-f plane data are transferred to the movement amount calculation unit 16.
Output to

【0019】具体的には、エッジ検出部13を用いて入
力された画像からエッジ方向画像を作成し、その後ハフ
変換処理部14を用いてエッジ方向画像をハフ変換す
る。さらに、このハフ変換により得られるθ−ρ平面デ
ータをフーリエ変換処理部15を用いてフーリエ変換
し、θ−f平面データを作成する。
More specifically, an edge direction image is created from the input image using the edge detection unit 13, and then the edge direction image is Hough transformed using the Hough transformation processing unit 14. Further, the θ-ρ plane data obtained by the Hough transform is Fourier-transformed using the Fourier transform processing unit 15 to create θ-f plane data.

【0020】すなわち、このθ−f平面作成部12で
は、入力された画像がR(x,y)である場合には、該
R(x,y)に対応する参照θ−f平面データを作成
し、また入力された画像がI(x,y)である場合に
は、該I(x,y)に対応する入力θ−f平面データを
作成する。
That is, when the input image is R (x, y), the θ-f plane creating unit 12 creates reference θ-f plane data corresponding to the R (x, y). If the input image is I (x, y), input θ-f plane data corresponding to the I (x, y) is created.

【0021】例えば、入力された画像がR(x,y)で
ある場合には、まず最初にエッジ検出部13を用いて参
照エッジ方向画像Re(x,y)を作成し、次に、この
Re(x,y)をハフ変換処理部14によりハフ変換
し、参照θ−ρ平面データR(θ,ρ)を作成する。さ
らに、このR(θ,ρ)をフーリエ変換処理部15を用
いてフーリエ変換し、参照θ−f平面データR(θ,
f)を作成する。
For example, when the input image is R (x, y), first, a reference edge direction image Re (x, y) is created by using the edge detection unit 13, and then, Re (x, y) is subjected to Hough transform by the Hough transform processing unit 14 to create reference θ-ρ plane data R (θ, ρ). Further, this R (θ, ρ) is Fourier-transformed using the Fourier-transform processing unit 15, and the reference θ-f plane data R (θ,
Create f).

【0022】なお、このR(θ,ρ)及びR(θ,f)
を受け取った移動量算出部16は、R(θ,ρ)及びR
(θ,f)を参照データとして参照データ記憶部17に
格納する。
Note that R (θ, ρ) and R (θ, f)
Is received, the movement amount calculator 16 calculates R (θ, ρ) and R
(Θ, f) is stored in the reference data storage unit 17 as reference data.

【0023】エッジ検出部13は、濃度画像に対してガ
ウスラプラシアンフィルターを適用して、ガウスラプラ
シアンフィルターの正負の符号がx軸方向又はy軸方向
に変化する点(以下「ゼロクロス点」と言う。)を求め
てエッジ点を検出するとともに、かかるゼロクロス点の
位置に対してソーベルオペレータを適用することにより
ノイズの除去を図りつつエッジ強度Em及びエッジ方向
Eθを算定し、該エッジ強度Emが所定のしきい値以上
であることを条件としてそのエッジ方向Eθをエッジ方
向画像に格納する処理部である。
The edge detector 13 applies a Gaussian Laplacian filter to the density image, and a point at which the sign of the Gaussian Laplacian filter changes in the x-axis direction or the y-axis direction (hereinafter referred to as a “zero cross point”). ) Is calculated, and the edge strength Em and the edge direction Eθ are calculated while removing noise by applying a Sobel operator to the position of the zero-cross point. Is a processing unit that stores the edge direction Eθ in the edge direction image on condition that the edge direction is equal to or larger than the threshold value.

【0024】具体的には、本発明では、特開平5−15
1352号公報に開示されるゼロクロス点に基づくエッ
ジ検出方法を用いて、R(x,y)に対応するRe
(x,y)又はI(x,y)に対応するIe(x,y)
を作成する。
Specifically, according to the present invention, Japanese Patent Laid-Open No.
Using the edge detection method based on the zero-cross point disclosed in Japanese Patent Publication No.
Ie (x, y) corresponding to (x, y) or I (x, y)
Create

【0025】ハフ変換処理部14は、エッジ検出部13
が作成したエッジ方向画像をハフ変換してθ−ρ平面デ
ータを作成する処理部であり、具体的には、Re(x,
y)に対応するR(θ,ρ)又はIe(x,y)に対応
するI(θ,ρ)を作成する。
The Hough transform processing unit 14 includes an edge detecting unit 13
Is a processing unit that creates the θ-ρ plane data by Hough transforming the created edge direction image, and specifically, Re (x,
Create R (θ, ρ) corresponding to y) or I (θ, ρ) corresponding to Ie (x, y).

【0026】フーリエ変換処理部15は、ハフ変換処理
部14が作成したθ−ρ平面データをフーリエ変換して
θ−f平面データを作成する処理部であり、具体的に
は、R(θ,ρ)に対応するR(θ,f)又はI(θ,
ρ)に対応するI(θ,f)を作成する。
The Fourier transform processing unit 15 is a processing unit that performs a Fourier transform on the θ-ρ plane data created by the Hough transform processing unit 14 to create θ-f plane data. Specifically, R (θ, R (θ, f) or I (θ,
Create I (θ, f) corresponding to ρ).

【0027】移動量算出部16は、θ−f平面作成部1
2から入力濃度画像I(x,y)に含まれる対象物と参
照濃度画像R(x,y)に含まれる対象物の回転角及び
平行移動量を算出して出力する処理部である。
The movement amount calculating section 16 includes a θ-f plane creating section 1
2 is a processing unit that calculates and outputs the rotation angle and the translation amount of the object included in the input density image I (x, y) and the object included in the reference density image R (x, y).

【0028】具体的には、この移動量算出部16は、ハ
フ変換を行ったθ−ρ平面レベルで平行移動量を算定す
るとともに、このθ−ρ平面をさらにフーリエ変換した
θ−f平面レベルで回転角を求めている。なお、θ−ρ
平面をさらにフーリエ変換した理由は、平行移動量を不
変にして回転角を迅速に求め、その後算定した回転角を
用いて平行移動量を算定するためである。
More specifically, the movement amount calculating section 16 calculates the parallel movement amount at the θ-ρ plane level on which the Hough transform is performed, and further calculates the θ-f plane level by further Fourier transforming the θ-ρ plane. Is the rotation angle. Note that θ-ρ
The reason why the plane is further Fourier-transformed is to quickly obtain the rotation angle while keeping the translation amount unchanged, and then calculate the translation amount using the calculated rotation angle.

【0029】また、この移動量算出部16が、参照デー
タすなわちR(θ,ρ)及びR(θ,f)をθ−f平面
作成部12から受け取った場合には、かかる参照データ
を参照データ記憶部17に記憶する。
When the movement amount calculating section 16 receives the reference data, ie, R (θ, ρ) and R (θ, f) from the θ-f plane creating section 12, the moving amount calculating section 16 converts the reference data into the reference data. The information is stored in the storage unit 17.

【0030】このため、その細部の説明は省略するが、
θ−f平面作成部12が移動量算出部16に対して参照
データを出力する場合には、出力するデータが参照デー
タであることを示す識別フラグ等をデータに付与する。
For this reason, although the detailed description is omitted,
When the θ-f plane creation unit 12 outputs reference data to the movement amount calculation unit 16, an identification flag or the like indicating that the output data is reference data is added to the data.

【0031】参照データ記憶部17は、参照濃度画像R
(x,y)に対応するθ−ρ平面データR(θ,ρ)及
びθ−f平面データR(θ,f)を参照データとして記
憶する記憶部であり、かかる参照データは移動量算出部
16によりアクセスされる。
The reference data storage unit 17 stores the reference density image R
A storage unit that stores θ-ρ plane data R (θ, ρ) and θ-f plane data R (θ, f) corresponding to (x, y) as reference data, and the reference data is a movement amount calculation unit. 16 is accessed.

【0032】逆ハフ変換処理部18は、移動量算出部1
6が平行移動量を算出する際に使用する処理部であり、
具体的には、この移動量算出部16が参照θ−ρ平面と
入力θ−ρ平面との間で算定した相関係数を記憶したρ
相互相関画像C(θ,ρ)について逆ハフ変換を実行す
る。
The inverse Hough transform processing section 18 includes a moving amount calculating section 1
6 is a processing unit used when calculating the amount of translation,
Specifically, the movement amount calculation unit 16 stores the correlation coefficient calculated between the reference θ-ρ plane and the input θ-ρ plane.
An inverse Hough transform is performed on the cross-correlation image C (θ, ρ).

【0033】このように、この画像照合装置10は、参
照濃度画像R(x,y)と入力濃度画像I(x,y)を
照合する際に、それぞれハフ変換を行った後にフーリエ
変換してθ−f平面レベルで回転角を求めるとともに、
該回転角に基づいてθ−ρ平面レベルで平行移動量を算
出するものである。
As described above, when the reference density image R (x, y) and the input density image I (x, y) are compared with each other, the image matching apparatus 10 performs the Hough transform and then performs the Fourier transform. While obtaining the rotation angle at the θ-f plane level,
Based on the rotation angle, the translation amount is calculated at the θ-ρ plane level.

【0034】次に、上記画像照合装置10の処理手順に
ついて説明する。ただし、ここでは、参照データは既に
参照データ記憶部10に設定済みであるものとする。
Next, the processing procedure of the image collating apparatus 10 will be described. Here, it is assumed that the reference data has already been set in the reference data storage unit 10.

【0035】図2は、図1に示す画像照合装置10の処
理手順を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the image collating apparatus 10 shown in FIG.

【0036】図2に示すように、この画像照合装置10
は、入力濃度画像I(x,y)が入力されると、θ−f
平面作成部12がエッジ検出部13を用いてI(x,
y)からエッジ方向画像Ie(x,y)を作成する(ス
テップ201)。
As shown in FIG. 2, the image collating device 10
Is, when the input density image I (x, y) is input, θ-f
The plane creation unit 12 uses the edge detection unit 13 to generate I (x,
An edge direction image Ie (x, y) is created from y) (step 201).

【0037】そして、θ−f平面作成部12は、ハフ変
換処理部14を用いてIe(x,y)をハフ変換してθ
−ρ平面I(θ,ρ)を作成した後(ステップ20
2)、フーリエ変換部15を用いてI(θ,ρ)をさら
にフーリエ変換しθ−f平面I(θ,f)を作成する
(ステップ203)。
Then, the θ-f plane creating unit 12 subjects the Ie (x, y) to Hough transform using the Hough transform
After creating the ρ plane I (θ, ρ) (step 20
2) I (θ, ρ) is further Fourier-transformed using the Fourier transform unit 15 to create a θ-f plane I (θ, f) (step 203).

【0038】そして、移動量算出部16は、このI
(θ,f)を参照データ記憶部17に記憶した参照θ−
f平面データR(θ,f)と比較して回転角を抽出する
(ステップ204)。具体的には、このR(θ,f)と
I(θ,f)をθ方向にシフトしながら正規化相関係数
を計算し、その相関係数が最大となる角度θが回転角と
なる。
Then, the movement amount calculating section 16 calculates the I
(Θ, f) stored in the reference data storage unit 17.
The rotation angle is extracted by comparing with the f plane data R (θ, f) (step 204). Specifically, a normalized correlation coefficient is calculated while shifting R (θ, f) and I (θ, f) in the θ direction, and the angle θ at which the correlation coefficient becomes the maximum is the rotation angle. .

【0039】次に、この移動量算出部16は、この回転
角に基づいて回転角を補正した参照θ−ρ平面データR
(θ,ρ)と入力θ−ρ平面データI(θ,ρ)の各θ
についてρ軸方向にシフトしながら正規化相関係数を計
算し、その相関係数の最大値の位置を検出して、相関係
数を記憶したρ相互相関画像C(θ,ρ)を作成する
(ステップ205)。
Next, the movement amount calculating section 16 calculates the reference θ-ρ plane data R obtained by correcting the rotation angle based on the rotation angle.
(Θ, ρ) and each θ of the input θ-ρ plane data I (θ, ρ)
, The normalized correlation coefficient is calculated while shifting in the ρ-axis direction, the position of the maximum value of the correlation coefficient is detected, and a ρ cross-correlation image C (θ, ρ) storing the correlation coefficient is created. (Step 205).

【0040】そして、移動量算出部16は、逆ハフ変換
処理部18を用いてρ相互相関画像C(θ,ρ)を逆ハ
フ変換して逆ハフ変換画像Inv(x,y)を作成し、
その最大値の位置を求めて平行移動量を算出する(ステ
ップ206)。
Then, the moving amount calculating section 16 performs an inverse Hough transform on the ρ cross-correlation image C (θ, ρ) using an inverse Hough transform processing section 18 to create an inverse Hough transformed image Inv (x, y). ,
The position of the maximum value is obtained to calculate the amount of parallel movement (step 206).

【0041】上記一連の処理を行うことにより、θ−f
平面レベルで回転角を求めるとともに、該回転角に基づ
いてθ−ρ平面レベルで平行移動量を算出することが可
能となる。なお、上記処理手順においては、R(θ,
ρ)及びR(θ,f)の作成手順についての説明を省略
したが、入力濃度画像I(x,y)の場合と同様にステ
ップ201〜203を実行することにより作成すること
ができる。
By performing the above series of processing, θ-f
The rotation angle can be obtained at the plane level, and the translation amount can be calculated at the θ-ρ plane level based on the rotation angle. In the above processing procedure, R (θ,
ρ) and R (θ, f) are not described, but can be generated by executing steps 201 to 203 as in the case of the input density image I (x, y).

【0042】次に、図2のステップ201に示すエッジ
方向画像の作成手順について具体的に説明する。
Next, the procedure for creating an edge direction image shown in step 201 of FIG. 2 will be specifically described.

【0043】図3は、図2のステップ201のエッジ方
向画像の作成手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure for creating the edge direction image in step 201 of FIG.

【0044】図3に示すように、エッジ検出部13で
は、まず最初にゼロクロス点を求めるために、入力濃度
画像I(x,y)に対して次式に示すガウスラプラシア
ンフィルターを適用し、ラプラシアン画像Ig(x,
y)を作成する(ステップ301)。
As shown in FIG. 3, the edge detecting unit 13 first applies a Gaussian Laplacian filter expressed by the following equation to the input density image I (x, y) in order to obtain a zero-cross point. Image Ig (x,
y) is created (step 301).

【0045】 そして、Ig(x,y)の注目画素が負で、かつ、その
4近傍の画素のうち少なくとも1つの画素の画素値が正
であるか否かを確認し(ステップ302)、かかる条件
が成立する場合には、I(x,y)に対してソーベル
(Sobel )の微分オペレータを適用してエッジ強度Em
を算出する(ステップ303)。
[0045] Then, it is checked whether or not the pixel of interest of Ig (x, y) is negative and the pixel value of at least one of the four neighboring pixels is positive (step 302), and this condition is satisfied. In this case, a differential operator of Sobel is applied to I (x, y) to obtain an edge strength Em.
Is calculated (step 303).

【0046】そして、このエッジ強度Emが所定のしき
い値以上であれば、エッジ方向Eθを計算してエッジ方
向画像Ie(x,y)に格納し、しきい値未満の場合に
は、次画素の処理に移行する(ステップ305)。
If the edge strength Em is equal to or greater than a predetermined threshold value, the edge direction Eθ is calculated and stored in the edge direction image Ie (x, y). The process proceeds to pixel processing (step 305).

【0047】すなわち、上記ゼロクロス点は、σの値を
小さくして画像の詳細なエッジを検出しようとするとノ
イズのエッジ点が多くなるという性質を有するため、か
かるゼロクロス点の位置に対してソーベルオペレータを
適用することにより、ノイズの除去を図っている。
That is, since the zero cross point has the property that the number of noise edge points increases when the value of σ is reduced to detect a detailed edge of the image, the position of the zero cross point is Noise is removed by applying an operator.

【0048】そして、注目画素を移行させながらかかる
ステップ302〜305の処理を繰り返し(ステップ3
06)、全ての画素に対する処理を終了したならば処理
を終了する。
The processing of steps 302 to 305 is repeated while shifting the pixel of interest (step 3).
06) When the processing for all the pixels is completed, the processing is completed.

【0049】このように、このエッジ検出部13は、特
開平5−151352号公報に開示されたエッジ検出方
法と同様の手法を用いてエッジ方向画像Ie(x,y)
を作成している。
As described above, the edge detecting unit 13 uses the same method as the edge detecting method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-151352 to detect the edge direction image Ie (x, y).
Has been created.

【0050】なお、上記ソーベルの微分オペレータは、
図4に示すように、x方向のマスクオペレータ40とy
方向のマスクオペレータ41から構成され、x方向のマ
スクオペレータ40からの出力をMx、y方向のマスク
オペレータ41からの出力をMyとすると、エッジ強度
Em及びエッジ方向Eθは次式により算出される。
The Sobel differential operator is:
As shown in FIG. 4, the mask operator 40 in the x direction and y
If the output from the mask operator 40 in the x direction is Mx and the output from the mask operator 41 in the y direction is My, the edge strength Em and the edge direction Eθ are calculated by the following equations.

【0051】 また、ここでは、ソーベルの微分オペレータを用いた場
合について説明したが、ロバーツ(Robert)やロビンソ
ン(Robinson)等の各種微分オペレータを適用すること
も可能である。
[0051] Although the case where the Sobel differential operator is used has been described here, various differential operators such as Roberts and Robinson can be applied.

【0052】次に、図2のステップ202に示すθ−ρ
平面データの作成手順について具体的に説明する。
Next, θ-ρ shown in step 202 of FIG.
The procedure for creating plane data will be specifically described.

【0053】図5は、図2のステップ202のθ−ρ平
面データの作成手順を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure for creating θ-ρ plane data in step 202 in FIG.

【0054】図5に示すように、ハフ変換処理部14
は、エッジ方向画像Ie(x,y)が入力されると(ス
テップ501)、このIe(x,y)がエッジ点である
か否かを確認し(ステップ502)、エッジ点である場
合には、角度変数θを θ=Eθ−Δθ に設定する(ステップ503)。なお、このΔθは、実
験を踏まえて妥当な値が設定される。
As shown in FIG. 5, the Hough transform processing unit 14
When the edge direction image Ie (x, y) is input (step 501), it is determined whether or not this Ie (x, y) is an edge point (step 502). Sets the angle variable θ to θ = Eθ−Δθ (step 503). Note that this Δθ is set to an appropriate value based on experiments.

【0055】次に、ρ=Xicosθ+Yisinθを
算定するとともに、その算定値に基づいてI(θ,ρ)
平面をインクリメントした後(ステップ504)、角度
変数θをインクリメントする(ステップ505)。そし
て、該角度変数θがEθ−ΔθからEθ+Δθの範囲内
である限り、上記ステップ504及び505の処理を繰
り返す(ステップ506)。
Next, ρ = Xicos θ + Yisin θ is calculated, and I (θ, ρ) is calculated based on the calculated value.
After the plane is incremented (step 504), the angle variable θ is incremented (step 505). Then, as long as the angle variable θ is in the range from Eθ−Δθ to Eθ + Δθ, the processing of the above steps 504 and 505 is repeated (step 506).

【0056】そして、かかる処理をエッジ方向画像Ie
(x,y)の全画素について繰り返し(ステップ50
7)、全画素の処理を終えた時点で処理を終了する。
Then, such processing is performed by the edge direction image Ie.
Repeat for all pixels of (x, y) (step 50)
7) When all pixels have been processed, the processing ends.

【0057】すなわち、Ie(x,y)がエッジ点であ
る場合には、角度変数θをEθ−ΔθからEθ+Δθま
で変位させつつρを算定し、そのθ及びρの組み合わせ
に対応するI(θ,ρ)をインクリメントすることによ
り、I(θ,ρ)を作成している。
That is, when Ie (x, y) is an edge point, ρ is calculated while displacing the angle variable θ from Eθ−Δθ to Eθ + Δθ, and I (θ corresponding to the combination of θ and ρ is calculated. , Ρ) is incremented to create I (θ, ρ).

【0058】なお、ここでは入力濃度画像I(x,y)
に対応するI(θ,ρ)を作成する場合について説明し
たが、参照濃度画像R(x,y)に対応するR(θ,
ρ)についても同様に作成することができる。
Here, the input density image I (x, y)
Has been described, but R (θ, ρ) corresponding to the reference density image R (x, y) has been described.
ρ) can be similarly created.

【0059】次に、図2のステップ203に示すθ−f
平面データの作成手順について具体的に説明する。
Next, θ-f shown in step 203 of FIG.
The procedure for creating plane data will be specifically described.

【0060】図6は、図2のステップ203のθ−f平
面データの作成手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure for generating θ-f plane data in step 203 of FIG.

【0061】図6に示すように、フーリエ変換処理部1
5は、ハフ変換処理部14が作成した入力θ−ρ平面デ
ータI(θ,ρ)が入力されると(ステップ601)、
角度変数θをゼロに初期設定した後(ステップ60
2)、FFTすなわち高速フーリエ変換によりI(θ,
ρ)のフーリエ変換を行い、そのパワーをI(θ,f)
に格納する(ステップ603)。
As shown in FIG. 6, the Fourier transform processing unit 1
5, when the input θ-ρ plane data I (θ, ρ) created by the Hough transform processing unit 14 is input (step 601),
After the angle variable θ is initialized to zero (step 60)
2), FFT, that is, I (θ,
ρ), and its power is calculated as I (θ, f)
(Step 603).

【0062】そして、角度変数θをインクリメントした
後に(ステップ604)、該θがθmax未満であるか否
かを確認し(ステップ605)、θmax未満である場合
にはステップ603及び604の処理を繰り返し、θma
x 以上となった時点で処理を終了する。
After incrementing the angle variable θ (step 604), it is checked whether or not the angle θ is smaller than θmax (step 605). If the angle variable θ is smaller than θmax, the processing of steps 603 and 604 is repeated. , Θma
The processing ends when x becomes equal to or greater than x.

【0063】なお、ここでは入力濃度画像I(x,y)
に対応するI(θ,f)を作成する場合について説明し
たが、参照濃度画像R(x,y)に対応するR(θ,
f)についても同様に作成することができる。
Here, the input density image I (x, y)
Has been described, but R (θ, f) corresponding to the reference density image R (x, y) has been described.
f) can be similarly created.

【0064】次に、図2のステップ204に示す回転角
の算出手順について具体的に説明する。
Next, the procedure for calculating the rotation angle shown in step 204 of FIG. 2 will be specifically described.

【0065】図7は、図2のステップ204の回転角の
算出手順を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure for calculating the rotation angle in step 204 in FIG.

【0066】図7に示すように、移動量算出部16は、
まず最初に入力θ−f平面データI(θ,f)が入力さ
れると、参照データ記憶部17から参照θ−f平面デー
タR(θ,f)を取り出すとともに(ステップ70
1)、角度変数θiをゼロに初期設定する(ステップ7
02)。
As shown in FIG. 7, the movement amount calculating section 16
First, when the input θ-f plane data I (θ, f) is input, the reference θ-f plane data R (θ, f) is extracted from the reference data storage unit 17 (step 70).
1) Initialize the angle variable θi to zero (step 7)
02).

【0067】そして、R(θ+θi,f)とI(θ,
f)の正規化相互相関係数Ciを計算し(ステップ70
3)、角度変数θiをインクリメントした後に(ステッ
プ704)、算定した正規化相互相関係数Ciと該正規
化相互相関係数の最大値Cmaxを比較する(ステップ7
05)。
Then, R (θ + θi, f) and I (θ,
f) calculate the normalized cross-correlation coefficient Ci (step 70)
3) After the angle variable θi is incremented (step 704), the calculated normalized cross-correlation coefficient Ci is compared with the maximum value Cmax of the normalized cross-correlation coefficient (step 7).
05).

【0068】その結果、CiがCmax よりも大きけれ
ば、CiをCmax に代入してCmax を更新するととも
に、その時の角度変数θiをθkに代入する(ステップ
706)。
As a result, if Ci is larger than Cmax, Ci is substituted for Cmax to update Cmax, and the angle variable θi at that time is substituted for θk (step 706).

【0069】そして、角度θiがθmax を越えるまで、
上記ステップ703〜706の処理を繰り返し(ステッ
プ707)、角度θiがθmax 以上となった時点で処理
を終了する。
Then, until the angle θi exceeds θmax,
The processes of steps 703 to 706 are repeated (step 707), and the process is terminated when the angle θi becomes equal to or larger than θmax.

【0070】すなわち、上記θkには、正規化相互相関
係数が最大である場合の角度が記憶され、この角度θk
自体が入力濃度画像I(x,y)と参照濃度画像R
(x,y)の回転角となる。
That is, the angle when the normalized cross-correlation coefficient is the maximum is stored in the above θk, and this angle θk
The input density image I (x, y) and the reference density image R
The rotation angle is (x, y).

【0071】ここで、この正規化相互相関係数Ciは、 により算定される。ただし、θmax は360度であり、
fmax は画像中の最高周波数であるものとする。
Here, the normalized cross-correlation coefficient Ci is It is calculated by However, θmax is 360 degrees,
fmax is the highest frequency in the image.

【0072】次に、図2のステップ205に示すρ相互
相関画像C(θ,ρ)の作成手順について具体的に説明
する。
Next, the procedure for creating the ρ cross-correlation image C (θ, ρ) shown in step 205 in FIG. 2 will be specifically described.

【0073】図8は、図2のステップ205のρ相互相
関画像C(θ,ρ)の作成手順を示すフローチャートで
ある。
FIG. 8 is a flowchart showing the procedure for creating the ρ cross-correlation image C (θ, ρ) in step 205 of FIG.

【0074】図8に示すように、移動量算出部16は、
図7に示す処理により回転角を求めたならば、入力θ−
ρ平面データI(θ,ρ)及び参照θ−ρ平面データR
(θ,ρ)を入力した後(ステップ801)、角度変数
θをゼロに初期設定する(ステップ802)。
As shown in FIG. 8, the movement amount calculating section 16
If the rotation angle is obtained by the processing shown in FIG.
ρ plane data I (θ, ρ) and reference θ-ρ plane data R
After inputting (θ, ρ) (step 801), the angle variable θ is initialized to zero (step 802).

【0075】そして、ずらし量Δρに−ρmax ×2を代
入した後(ステップ803)、回転角で補正したR(θ
+θk,ρ+Δρ)とI(θ,ρ)の正規化相互相関係
数Ciを計算してρ相互相関画像C(θ,ρ)に記憶し
(ステップ804)、Δρをインクリメントする(ステ
ップ805)。
After substituting −ρmax × 2 into the shift amount Δρ (step 803), R (θ
+ Θk, ρ + Δρ) and the normalized cross-correlation coefficient Ci of I (θ, ρ) are calculated and stored in the ρ cross-correlation image C (θ, ρ) (step 804), and Δρ is incremented (step 805).

【0076】その後、このΔρがρmax ×2未満である
か否かを確認し(ステップ806)、ρmax ×2未満で
ある場合には、ステップ804に移行して上記ステップ
804及び805の処理を繰り返す。
Thereafter, it is confirmed whether or not this Δρ is less than ρmax × 2 (step 806), and if it is less than ρmax × 2, the flow shifts to step 804 to repeat the processing of steps 804 and 805. .

【0077】これに対して、Δρがρmax ×2以上とな
った場合には、角度変数θをインクリメントした後に
(ステップ807)、該角度変数θがθmax 未満である
場合にはステップ803に移行する(ステップ80
8)。
On the other hand, if Δρ is equal to or larger than ρmax × 2, the angle variable θ is incremented (step 807), and if the angle variable θ is smaller than θmax, the flow shifts to step 803. (Step 80
8).

【0078】すなわち、この移動量算出部16では、I
(θ,ρ)とR(θ+θk,ρ)の各θについて、ρ方
向にずらしながら1次元の正規化相互相関係数を計算
し、ρ相互相関画像C(θ,ρ)を作成している。
That is, the moving amount calculating section 16 calculates I
For each θ of (θ, ρ) and R (θ + θk, ρ), a one-dimensional normalized cross-correlation coefficient is calculated while shifting in the ρ direction to create a ρ cross-correlation image C (θ, ρ). .

【0079】なお、ずらし量がΔρである場合の1次元
の正規化相互相関係数は、次式により算定される。
The one-dimensional normalized cross-correlation coefficient when the shift amount is Δρ is calculated by the following equation.

【0080】 次に、図2のステップ206に示す逆ハフ変換画像In
v(x,y)の作成手順について説明する。
[0080] Next, the inverse Hough transform image In shown in step 206 of FIG.
A procedure for creating v (x, y) will be described.

【0081】図9は、図2のステップ206の逆ハフ変
換画像Inv(x,y)の作成手順を示すフローチャー
トである。
FIG. 9 is a flowchart showing the procedure for creating the inverse Hough transform image Inv (x, y) in step 206 in FIG.

【0082】図9に示すように、移動量算出部16は、
ρ相互相関画像C(θ,ρ)を作成したならば(ステッ
プ901)、角度変数θをゼロに初期設定した後に(ス
テップ902)、ρに−ρmax を設定する(ステップ9
03)。
As shown in FIG. 9, the movement amount calculating section 16
When the ρ cross-correlation image C (θ, ρ) is created (Step 901), the angle variable θ is initialized to zero (Step 902), and then ρ is set to −ρmax (Step 9).
03).

【0083】そして、このC(θ,ρ)が該C(θ,
ρ)の最大値であるCmax よりも大きいか否かを判断し
(ステップ904)、Cmax よりも大きな場合には、こ
のC(θ,ρ)をCmax に代入してCmax を更新すると
ともに、この時のρをρkに代入する(ステップ90
5)。したがって、このρkには、Cmax が最大である
場合におけるρの値が格納される。
This C (θ, ρ) is the C (θ, ρ)
ρ) is determined to be larger than Cmax (step 904), and if larger than Cmax, C (θ, ρ) is substituted for Cmax to update Cmax and The time ρ is substituted for ρk (step 90)
5). Therefore, the value of ρ when Cmax is maximum is stored in ρk.

【0084】次に、このρをインクリメントし(ステッ
プ906)、ρがρmax 未満であるか否かを確認し(ス
テップ907)、ρmax 未満である場合には、ステップ
904〜906の処理を繰り返す。
Next, ρ is incremented (step 906), and it is confirmed whether ρ is smaller than ρmax (step 907). If ρ is smaller than ρmax, the processing of steps 904 to 906 is repeated.

【0085】これに対して、ρがρmax 以上となった場
合には、C(θ,ρ)を逆ハフ変換し、Inv(x,
y)平面上の直線 y=−(1/tanθ)x+ρk/sinθ 上にC(θ,ρk)の値を加算する(ステップ90
8)。
On the other hand, when ρ is equal to or larger than ρmax, C (θ, ρ) is inversely Hough transformed to obtain Inv (x,
y) The value of C (θ, ρk) is added to the straight line on the plane y = − (1 / tan θ) x + ρk / sinθ (step 90)
8).

【0086】そして、角度変数θをインクリメントした
後に(ステップ909)、該θがθmax 未満であるか否
かを確認し(ステップ910)、θmax 未満である場合
にはステップ903に移行する。
Then, after incrementing the angle variable θ (step 909), it is confirmed whether or not the angle θ is smaller than θmax (step 910). When the angle variable θ is smaller than θmax, the process proceeds to step 903.

【0087】すなわち、この移動量算出部16では、C
(θ,ρ)から各θで最大値を持つ位置(θ,ρk)を
検出し、その位置で逆ハフ変換を行って逆ハフ変換画像
Inv(x,y)を作成している。
That is, the movement amount calculating section 16 calculates C
A position (θ, ρk) having a maximum value at each θ is detected from (θ, ρ), and an inverse Hough transform is performed at that position to create an inverse Hough transform image Inv (x, y).

【0088】そして、この逆ハフ変換画像Inv(x,
y)の最大値の位置(Xmax ,Ymax )が平行移動量と
なる。
Then, the inverse Hough transform image Inv (x,
The position (Xmax, Ymax) of the maximum value of y) is the translation amount.

【0089】なお、逆ハフ変換処理部18が行う逆ハフ
変換とは、C(θ,ρ)上の点(θ,ρk)を ρk = xcosθ + ysinθ y =−(1/tanθ)x + ρk/sinθ の式で示す直線に変換して、逆ハフ変換画像Inv
(x,y)の直線上にC(θ,ρk)の値を加算するも
のである。
The inverse Hough transform performed by the inverse Hough transform processing unit 18 means that a point (θ, ρk) on C (θ, ρ) is calculated by ρk = xcosθ + ysinθy = − (1 / tanθ) x + ρk / Sinθ, and converts the image into an inverse Hough transform image Inv
The value of C (θ, ρk) is added to the straight line of (x, y).

【0090】次に、本発明に係わる画像照合装置10を
印鑑照合に適用した場合の処理結果について説明する。
Next, a processing result when the image collating apparatus 10 according to the present invention is applied to seal verification will be described.

【0091】図10は、図1に示す画像照合装置10を
印鑑照合に適用した場合にディスプレイ上に表示される
中間調画像を示す写真である。
FIG. 10 is a photograph showing a halftone image displayed on a display when the image collating apparatus 10 shown in FIG. 1 is applied to seal verification.

【0092】ここで、図10(a)は、印鑑の参照濃度
画像R(x,y)であり、この参照濃度画像R(x,
y)からエッジ方向を抽出した参照エッジ方向画像Re
(x,y)は、図10(b)に示すようになる。
FIG. 10A is a reference density image R (x, y) of a seal stamp.
y) Reference edge direction image Re obtained by extracting the edge direction from
(X, y) is as shown in FIG.

【0093】そして、このRe(x,y)に対してハフ
変換を施すと、図10(e)に示すような帯状の模様を
持つ参照θ−ρ平面データR(θ,ρ)となり、さらに
このR(θ,ρ)をフーリエ変換すると、図10(g)
に示すような参照θ−f平面データR(θ,f)が得ら
れる。
When the Hough transform is performed on this Re (x, y), reference θ-ρ plane data R (θ, ρ) having a band-like pattern as shown in FIG. When this R (θ, ρ) is Fourier-transformed, FIG.
The reference θ-f plane data R (θ, f) as shown in FIG.

【0094】一方、図10(c)は、印鑑の入力濃度画
像I(x,y)であり、この入力濃度画像I(x,y)
からエッジ方向を抽出した入力エッジ方向画像Ie
(x,y)は、図10(d)に示すようになる。
On the other hand, FIG. 10C shows the input density image I (x, y) of the seal, and this input density image I (x, y)
Edge direction image Ie extracted from the edge direction
(X, y) is as shown in FIG.

【0095】すなわち、この入力濃度画像I(x,y)
を参照濃度画像R(x,y)と比べると、捺印の囲み枠
が存在する点で異なるだけでなく、捺印された位置及び
角度についても異なる。
That is, the input density image I (x, y)
Is different from the reference density image R (x, y) not only in the presence of the enclosing frame, but also in the position and angle of the stamp.

【0096】そして、このIe(x,y)に対してハフ
変換を施すと、図10(f)に示すような入力θ−ρ平
面データI(θ,ρ)となり、さらにこのI(θ,ρ)
をフーリエ変換すると、図10(h)に示すような入力
θ−f平面データI(θ,f)が得られる。
Then, when this Ie (x, y) is subjected to Hough transform, input θ-ρ plane data I (θ, ρ) as shown in FIG. ρ)
Is Fourier-transformed, input θ-f plane data I (θ, f) as shown in FIG.

【0097】ここで、このI(θ,ρ)がR(θ,ρ)
に比して帯のうねりが見られる理由は、印鑑が捺印され
た角度と位置が異なるためであり、ノイズ成分が多い理
由は囲み枠等の線分が存在するためである。
Here, this I (θ, ρ) is R (θ, ρ)
The reason why the undulation of the band is seen as compared with the above is that the angle and the position where the seal is stamped are different, and the reason that there are many noise components is that there is a line segment such as an enclosing frame.

【0098】次に、図10(i)は、I(θ,f)とR
(θ,f)の角度θごとの正規化相互相関係数を示す図
であり、θkでその係数値が最大となっている。
Next, FIG. 10 (i) shows that I (θ, f) and R
It is a figure which shows the normalized cross-correlation coefficient for every angle (theta) of ((theta), f), and the coefficient value becomes the maximum in (theta) k.

【0099】また、図10(j)は、I(θ,ρ)とR
(θ+θk,ρ)の各θについて、ρ方向にずらしなが
ら計算したρ相互相関画像C(θ,ρ)を示す図であ
り、図10(k)は、C(θ,ρ)から各θで最大値を
持つ位置(θ,ρk)を検出し、その位置で逆ハフ変換
を行った逆ハフ変換画像Inv(x,y)である。
FIG. 10 (j) shows that I (θ, ρ) and R
FIG. 10K is a diagram showing a ρ cross-correlation image C (θ, ρ) calculated while shifting in the ρ direction for each θ of (θ + θk, ρ), and FIG. This is an inverse Hough transformed image Inv (x, y) obtained by detecting a position (θ, ρk) having the maximum value and performing an inverse Hough transform at that position.

【0100】さらに、図10(l)は、求めた回転角及
び平行移動量に基づいて参照エッジ方向画像Re(x,
y)を座標変換した後に、該参照エッジ方向画像Re
(x,y)を入力エッジ方向画像Ie(x,y)に重ね
合わせた画像を示す図である。同図に示すように、この
Re(x,y)の捺印部分とIe(x,y)の捺印部分
は合致するため、求めた回転角及び平行移動量が正確で
あることが分かる。
Further, FIG. 10 (l) shows a reference edge direction image Re (x,
y), the reference edge direction image Re
FIG. 9 is a diagram illustrating an image in which (x, y) is superimposed on an input edge direction image Ie (x, y). As shown in the figure, since the stamped portion of Re (x, y) and the stamped portion of Ie (x, y) match, it can be seen that the obtained rotation angle and translation amount are accurate.

【0101】上述してきたように、本実施の形態では、
θ−ρ平面作成部12がエッジ検出部13、ハフ変換処
理部14及びフーリエ変換処理部15を用いて入力画像
に対応するI(θ,ρ)及びI(θ,f)を作成し、移
動量算出部16がこのI(θ,f)と参照データ記憶部
17に記憶したR(θ,f)を比較してθ−f平面レベ
ルで回転角を求めるとともに、該回転角に基づいてθ−
ρ平面レベルで平行移動量を算出するよう構成したの
で、照合に必要なメモリサイズを抑制しつつ、画像のエ
ッジ数が増加した場合であっても処理所要時間を低減す
ることができる。
As described above, in the present embodiment,
The θ-ρ plane creation unit 12 creates I (θ, ρ) and I (θ, f) corresponding to the input image using the edge detection unit 13, the Hough transform processing unit 14, and the Fourier transform processing unit 15, and moves The quantity calculation unit 16 compares this I (θ, f) with R (θ, f) stored in the reference data storage unit 17 to determine the rotation angle at the θ-f plane level, and based on the rotation angle, −
Since the translation amount is calculated at the ρ plane level, the required processing time can be reduced even when the number of edges of the image increases, while suppressing the memory size required for matching.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
は、参照画像に対してエッジ方向検出、θ−ρハフ変換
及びフーリエ変換を順次行って参照θ−ρ平面データ及
び参照θ−f平面データを作成しておき、入力画像につ
いてもエッジ方向検出、θ−ρハフ変換及びフーリエ変
換を順次行って入力θ−ρ平面データ及び入力θ−f平
面データを作成する。そして、入力θ−f平面データと
参照θ−f平面データとの位置ずらし量に基づいて回転
角を算出し、該回転角を用いて補正した参照θ−ρ平面
データと入力θ−ρ平面データの各θにおいて相互相関
係数を求め、逆ハフ変換を行って平行移動量を算出する
よう構成したので、下記に示す効果が得られる。
As described in detail above, the first aspect of the present invention sequentially performs edge direction detection, θ-ρ Hough transform and Fourier transform on a reference image to obtain reference θ-ρ plane data and reference θ- The f-plane data is created, and edge direction detection, θ-ρ Hough transform and Fourier transform are sequentially performed on the input image to create input θ-ρ plane data and input θ-f plane data. Then, a rotation angle is calculated based on a positional shift amount between the input θ-f plane data and the reference θ-f plane data, and the reference θ-ρ plane data and the input θ-ρ plane data corrected using the rotation angle are calculated. Since the cross-correlation coefficient is obtained at each θ and the amount of parallel movement is calculated by performing the inverse Hough transform, the following effects can be obtained.

【0103】1)照合に必要なメモリサイズを低減する
ことが可能となる。
1) It is possible to reduce the memory size required for collation.

【0104】2)画像のエッジ数が増加した場合であっ
ても処理所要時間を低減することが可能となる。
2) Even if the number of edges in the image increases, the required processing time can be reduced.

【0105】また、第2の発明は、参照画像に対してエ
ッジ抽出、ハフ変換及びフーリエ変換を行って、参照画
像に対応する参照θ−ρ平面データ及び参照θ−f平面
データを予め参照データ記憶手段に記憶しておき、入力
画像が入力された際に該入力画像に対応する入力θ−ρ
平面データと入力θ−f平面データを作成し、この入力
θ−f平面データと参照データ記憶手段に記憶した参照
θ−f平面データとの位置ずらし量に基づいて回転角を
算出し、参照データ記憶手段に記憶した参照θ−ρ平面
データをこの回転角を用いて補正するとともに、該補正
した参照θ−ρ平面データと入力θ−ρ平面データの各
θにおいて相互相関係数を計算し、逆ハフ変換を行って
平行移動量を算出するよう構成したので、参照データ記
憶手段に参照データを記憶した参照画像を入力画像と迅
速に照合することが可能となる。
Further, in the second invention, edge extraction, Hough transform and Fourier transform are performed on a reference image, and reference θ-ρ plane data and reference θ-f plane data corresponding to the reference image are previously stored in the reference data. When an input image is input, the input θ-ρ corresponding to the input image is stored in a storage unit.
The plane data and the input θ-f plane data are created, and the rotation angle is calculated based on the positional shift amount between the input θ-f plane data and the reference θ-f plane data stored in the reference data storage means. The reference θ-ρ plane data stored in the storage means is corrected using this rotation angle, and a cross-correlation coefficient is calculated for each of the corrected reference θ-ρ plane data and each θ of the input θ-ρ plane data, Since the translation amount is calculated by performing the inverse Hough transform, the reference image in which the reference data is stored in the reference data storage unit can be quickly collated with the input image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施の形態で用いる画像照合装置の構成を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image matching device used in the present embodiment.

【図2】図1に示す画像照合装置の処理手順を示すフロ
ーチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the image matching apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示すエッジ検出部が行うエッジ方向画像
の作成手順を示すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of creating an edge direction image performed by the edge detection unit shown in FIG. 1;

【図4】ソーベルの微分オペレータを示す図。FIG. 4 is a diagram showing a Sobel differential operator.

【図5】図1に示すハフ変換処理部が行うθ−ρ平面デ
ータの作成手順を示すフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for generating θ-ρ plane data performed by the Hough transform processing unit shown in FIG. 1;

【図6】図1に示すフーリエ変換処理部が行うθ−f平
面データの作成手順を示すフローチャート。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for generating θ-f plane data performed by the Fourier transform processing unit shown in FIG. 1;

【図7】図1に示す移動量算出部が行う回転角の算出手
順を示すフローチャート。
7 is a flowchart showing a procedure of calculating a rotation angle performed by a movement amount calculation unit shown in FIG. 1;

【図8】図1に示す移動量算出部が行うρ相互相関画像
C(θ,ρ)の作成手順を示すフローチャート。
8 is a flowchart showing a procedure for generating a ρ cross-correlation image C (θ, ρ) performed by the movement amount calculation unit shown in FIG. 1;

【図9】図1に示す逆ハフ変換処理部が行う逆ハフ変換
画像Inv(x,y)の作成手順を示すフローチャー
ト。
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for creating an inverse Hough transform image Inv (x, y) performed by the inverse Hough transform processing unit shown in FIG. 1;

【図10】図1に示す画像照合装置を印鑑照合に適用し
た場合にディスプレイ上に表示される中間調画像を示す
写真。
FIG. 10 is a photograph showing a halftone image displayed on a display when the image matching device shown in FIG. 1 is applied to seal verification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…画像照合装置、 11…画像入力部、 12…θ
−f平面作成部、13…エッジ検出部、 14…ハフ変
換処理部、15…フーリエ変換処理部、 16…移動量
算出部、17…参照データ記憶部、 18…逆ハフ変換
処理部、40,41…ソーベルオペレータ
10 image collating device 11 image input unit 12 θ
-F plane creation unit, 13 ... edge detection unit, 14 ... Hough transformation processing unit, 15 ... Fourier transformation processing unit, 16 ... movement amount calculation unit, 17 ... reference data storage unit, 18 ... inverse Hough transformation processing unit, 40, 41 ... Sobel operator

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 参照画像と入力画像の画像照合を行う画
像照合方法において、 前記参照画像から作成されたエッジ方向画像に対してθ
−ρハフ変換を行って参照θ−ρ平面データを作成し、
該参照θ−ρ平面データをフーリエ変換して参照θ−f
平面データを作成し、 前記入力画像から作成されたエッジ方向画像に対してθ
−ρハフ変換を行って入力θ−ρ平面データを作成し、
該入力θ−ρ平面データをフーリエ変換して入力θ−f
平面データを作成し、 前記入力θ−f平面データと前記参照θ−f平面データ
の位置ずらし量に基づいて回転角を算出し、 該回転角を用いて補正した参照θ−ρ平面データと入力
θ−ρ平面データの各θにおいて相互相関係数を求め、
逆ハフ変換を行って平行移動量を算出することを特徴と
する画像照合方法。
1. An image matching method for matching an image between a reference image and an input image, comprising:
Perform a −ρ Hough transform to create reference θ-ρ plane data,
Fourier transform the reference θ-ρ plane data to obtain a reference θ-f
Create plane data, and set θ with respect to the edge direction image created from the input image.
-Ρ Hough transform is performed to create input θ-ρ plane data,
Fourier transform the input θ-ρ plane data and input θ-f
Creates plane data, calculates a rotation angle based on the amount of position shift between the input θ-f plane data and the reference θ-f plane data, and inputs reference θ-ρ plane data corrected using the rotation angle. Find the cross-correlation coefficient at each θ of the θ-ρ plane data,
An image matching method comprising calculating an amount of parallel movement by performing an inverse Hough transform.
【請求項2】 参照画像と入力画像の画像照合を行う画
像照合装置において、 前記参照画像及び入力画像を微分してエッジ方向画像を
作成し、該エッジ方向画像をハフ変換してθ−ρ平面デ
ータを作成した後、該θ−ρ平面データをさらにフーリ
エ変換してθ−f平面データを作成するデータ作成手段
と、 前記参照画像に対応する参照θ−ρ平面データ及び参照
θ−f平面データを記憶する参照データ記憶手段と、 前記入力画像に対応する入力θ−f平面データと前記参
照データ記憶手段に記憶した参照θ−f平面データとの
位置ずらし量に基づいて回転角を算出する回転角算出手
段と、 前記参照データ記憶手段に記憶した参照θ−ρ平面デー
タを前記回転角算出手段が算出した回転角を用いて補正
するとともに、該補正した参照θ−ρ平面データと入力
θ−ρ平面データの各θにおいて相互相関係数を計算
し、逆ハフ変換を行って平行移動量を算出する平行移動
量算出手段とを具備することを特徴とする画像照合装
置。
2. An image matching apparatus for performing image matching between a reference image and an input image, wherein an edge direction image is created by differentiating the reference image and the input image, and the edge direction image is Hough-transformed to obtain a θ-ρ plane. After creating the data, data creation means for further Fourier transforming the θ-ρ plane data to create θ-f plane data; reference θ-ρ plane data and reference θ-f plane data corresponding to the reference image A reference data storage means for storing the input θ-f plane data corresponding to the input image and a rotation for calculating a rotation angle based on a positional shift amount between the reference θ-f plane data stored in the reference data storage means Angle calculation means, while correcting the reference θ-ρ plane data stored in the reference data storage means using the rotation angle calculated by the rotation angle calculation means, and the corrected reference θ-ρ plane data Image matching apparatus characterized by a cross-correlation coefficient calculated at each theta force theta-[rho plane data, and a translation amount calculating means for calculating an amount of translation by performing inverse Hough transform.
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