JP3344782B2 - 特定画像検出方法 - Google Patents

特定画像検出方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラースキャナ等によ
り入力されたカラー画像中の特定画像を検出する技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】特定のカラー画像を検出する方法とし
て、予め特定した色の画素が出現するか否かをみる方法
(特開平4−180348号)や、予め特定した色が全
体として何画素出現したかをみる方法(特開平4−20
7465号)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平4−180
348号の方法のように、検出しようとする特定画像の
特徴量の辞書が示す色空間の広がりの中での色分布につ
いては、画像識別の際に問題としない方法では、色空間
中での広がりが同じ画像については、その内部での色の
分布が異なっても識別することができない。つまり、色
空間の広がりが同じであれば、広がりの中での色の分布
が異なる画像をも、特定の画像として誤検出するおそれ
がある。
【0004】一方、上記特開平4−207465号の方
法のように、全体的な色空間上での広がり(例えば同号
公報の第4図及び第5図)の一致度をみる方法では、色
合いの違いを識別することは不可能である。また、処理
対象となる画像中に特定の画像が任意数混在するような
場合(例えば、特定の画像の原稿を任意枚数、カラース
キャナ等で同時に読み取ったような画像の場合)に対応
できない。
【0005】よって、本発明の一つの目的は、特定のカ
ラー画像をより高い精度で検出するための方法を提供す
ることにある。
【0006】本発明のもう一つの目的は、入力画像中に
存在する任意数の特定画像を高精度に検出するための方
法を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、入力画像中に存在す
る特定画像を、その個数を含めて検出するための方法を
提供することにある。
【0008】本発明のもう一つの目的は、カラースキャ
ナ等の画像読取装置より入力されたカラー画像中の特定
の画像を高精度に検出する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力画
像データより求めた特徴量と、特定画像に対して予め辞
書として用意した特徴量をそれぞれ自然数倍(0倍、1
倍、2倍、3倍…)した複数の特徴量のそれぞれとのマ
ッチングを行なう。また、最もよくマッチした特徴量の
倍数を、特定画像の個数とする。
【0010】特徴量として色度ヒストグラムが、好まし
くは、画素の明度の高低を反映した色度ヒストグラム
が、用いられる。
【0011】特徴量間のマッチング処理は、辞書として
の特徴量の値が0の次元を除外して行なう。また、特徴
量間のマッチングの際の次元毎の類似度の算出に、辞書
としての特徴量よりも入力画像データの特徴量が大きい
場合にはメンバシップ値を0以上とするメンバシップ関
数を用いる。
【0012】
【作用】辞書として用意された特徴量の自然数倍した各
特徴量と、入力画像データより求めた特徴量とのマッチ
ングを行なうことにより、入力画像中に特定画像が一つ
だけ含まれている場合を想定した辞書を用意しておくだ
けで、カラースキャナ等で特定画像の原稿を2枚以上、
同時に読み取った画像データのように、任意数の特定画
像が含まれている入力画像データ中の特定画像を検出す
ることができる。また、自然数倍した各特徴量の中で最
もよくマッチした(類似度が最大、または相違度が最
小)特徴量に対応する倍数として、入力画像に含まれて
いる特定画像の数を簡単に判断できる。
【0013】特徴量として色度のヒストグラムを用いる
ことにより、色空間中での広がりが重なっていても色分
布(色合い)の異なる画像を識別できるので、特定の色
の出現の有無のみをみる方法に比べて、細かなテキスチ
ャのあるような特定画像を精度よく検出することができ
る。また、カラースキャナ等で画像を読み取って入力す
る場合、色度のヒストグラムのほうが、色(R,G,
B)のヒストグラムに比べて、画像読取用光源の光量変
化の影響を受けにくい利益がある。
【0014】特徴量として色度ヒストグラムを用いた場
合、上記の如きメンバシップ関数を用いて特徴量間の次
元毎の類似度を算出することにより、入力画像データ中
のノイズの影響を減らすことができる。
【0015】画像の明度の高い領域では、画像読取素子
として一般的なCCDイメージセンサの感度ばらつきが
大きいという性質があり、また、読取り時の背景の色合
いにより色相が影響されやすい。本発明によれば、明度
の低い画素に注目して画素の明度を反映させた色度ヒス
トグラムを用いることによって、上記の感度ばらつき
や、背景の影響を減らすことができるため、イメージス
キャナで原稿を読み取って入力した画像中の特定画像の
検出精度を上げることができる。
【0016】
【実施例】<実施例1> 本実施例では、画像識別のために1次元特徴量であるR
の色度ヒストグラムを用いる。本実施例に係るシステム
構成を図1に示す。
【0017】図1において、カラー画像入力装置(カラ
ースキャナ)100によって、カラー画像がRGBデー
タとして入力される。入力画像の例を図2に模式的に示
す。この入力画像において、A1,A2が検出したい特
定の画像の部分である。
【0018】図1において、R色度算出部101では、
入力画像のRGBデータから、例えば次式 r=255×R/(R+G+B) によって各画素のRの色度rを算出し、算出したR色度
データを順次、マッチング部102へ入力する。
【0019】マッチング部102において、入力された
R色度のヒストグラム(1次元の特徴量)103を作成
する。R色度算出部101で入力画像の全てのR色度の
算出処理を終了し、マッチング部102でのRの色度ヒ
ストグラム103の作成処理が終了すると、次にマッチ
ング部102はマッチング処理を開始する。ここでは図
3の(a)に示すようなR色度ヒストグラムが得られた
とする。
【0020】マッチング処理では、まず、検出したい特
定画像の辞書104中の特徴量(R色度ヒストグラム)
の各次元の値を自然数倍(ここでは0倍、1倍、2倍、
3倍、4倍)した複数の特徴量を作成する。ここでは、
辞書104中の特徴量が図3の(c)に示すようなもの
であったとすると、図3の(b)乃至(f)に示すよう
5つの特徴量が作成されることになる。
【0021】そして、自然数倍(0倍,1倍,2倍,3
倍,4倍)した特徴量のそれぞれについて、入力画像の
R色度ヒストグラム103との差分を計算し、それを各
倍数の特徴量との相違度とする。図3に示す例では、相
違度は<表1>のようになる。
【0022】
【表1】自然数倍した特徴量との相違度
【0023】最後に、0倍から4倍までの各特徴量のう
ちで、入力画像のR色度ヒストグラムとの相違度が最も
小さい特徴量に対応する倍数と、その相違度を出力デー
タ105として出力する。図3の例では、<表1>から
分かるように倍数が2の特徴量との相違度20が最小で
ある。これは、検出したい特定の画像が入力画像中に2
個(図2のA1,A2)存在することを意味する。
【0024】なお、0倍した特徴量との相違度が最小の
場合、検出したい特定の画像が入力画像に存在しなかっ
たこことになる。
【0025】<実施例2> 本実施例のシステム構成は前記実施例1と同様でよいの
で、図1を用いて説明する。前記実施例1と同様に、カ
ラー画像入力装置100で画像を入力し、R色度算出部
101で入力画像の各画素のR色度を求め、マッチング
部102でR色度のヒストグラム(特徴量)103を作
成するとともに、辞書104中の特徴量の各次元値を0
倍、1倍、2倍、3倍、4倍した特徴量を計算する。
【0026】前記実施例1と相違する点は、マッチング
部102でのマッチング処理において、入力画像の特徴
量と辞書特徴量の自然数倍(ここでは0倍乃至4倍)
特徴量との類似度(相違度)を、図4に示すようなメン
バシップ関数を用いて次元毎に計算し、全次元の類似度
の平均値を最終的な類似度として算出することである。
【0027】入力画像の特徴量と、辞書中の特徴量の
然数倍の特徴量が図3の(a)乃至(f)に示すとおり
であるとした場合、次元毎の類似度とその平均値は<表
2>に示すとおりである。
【0028】
【表2】自然数倍した特徴量との類似度
【0029】辞書中の特徴量を1倍した特徴量と入力画
像の特徴量との各次元の類似度について若干説明する。
第1次元では、辞書側の値が5、入力画像側の値が10
であるので、類似度=1−(10−5)/10=0.5
である。第2次元では辞書側の値が10、入力画像側の
値が20であるので、類似度=1−(20−10)/1
0=0である。第3次元では、辞書側の値が20、入力
画像側の値が50であるので、類似度=1−(50−2
0)/10であるが、入力側の値が辞書側の値より大き
い場合にはメンバシップ値が負をとらないようにメンバ
シップ関数が定められているので、類似度=0となる。
第4次元では、類似度=1−(10−0)/10=0で
ある。
【0030】辞書中の特徴量を4倍した特徴量と入力画
像の特徴量とのマッチングの場合について説明する。第
1次元では、辞書側の値が20、入力画像側の値が10
であるので、類似度=1−(20−10)/10=0と
なる。第2次元では、類似度=1−(40−20)/1
0=−1.0となる。第3次元の類似度=1−(80−
50)/10=−2.0となる。第4次元の類似度=1
−(0−10)/10=0となる。
【0031】以上のようにして算出した平均類似度が最
大の辞書特徴量の倍数と、その平均類似度を、マッチン
グ結果として出力する。図3に示した例では、<表2>
から明らかなように倍数2(検出したい特定の画像が入
力画像中に2箇所存在したことを意味する)と、類似度
0.5が出力される。
【0032】なお、図4に示すメンバシップ関数のよう
な、入力画像の特徴量が、辞書中の特徴量の各倍数を掛
け合わせた特徴量より大きい場合に、メンバシップ値
(各次元の類似度)が負にならないメンバシップ関数を
用いることは、検出したい特定の画像が複数、同じ色空
間中に存在する場合に、色空間中で混在している部分の
画素数が乱れることによる一致度の低下を抑えることが
できる、という利益をもたらす。(なお、入力画像の特
徴量が辞書の特徴量より不足する場合は、検出したい画
像が存在しないことは明確であるので、メンバシップ値
が負の値をとることがある。)
【0033】<実施例3> 本実施例に係るシステム構成は前記実施例1,2と同様
でよい。画像入力からR色度ヒストグラムの作成までの
処理、マッチング処理での辞書中の特徴量の自然数倍
特徴量の作成までは前記実施例2と同一である。
【0034】マッチング処理において、図4に示したメ
ンバシップ関数を用いて、入力画像の特徴量と、辞書の
自然数倍の特徴量との類似度を算出することも前記実施
例2と同様であるが、実施例2と異なる点は、辞書中の
特徴量の値が0の次元については、類似度算出の際に無
視することである。例えば図3(b)乃至(f)に示す
特徴量の第4次元についてはマッチング処理を行なわな
い。したがって、図3の(a)に示した入力画像の特徴
量と、(b)乃至(f)に示した辞書中の特徴量の自然
数倍の各特徴量とについては、<表3>に示す類似度が
得られる。この無視した次元(この例では第4次元)
は、類似度の平均を計算する際にも無視することは当然
である。
【0035】
【表3】自然数倍した特徴量との類似度
【0036】この例では、全次元の類似度平均が最大の
倍数2(検出画素個数)と、類似度0.667が出力デ
ータ105として出力される。
【0037】<実施例4> 本実施例に係るシステム構成を図5に示す。図5におい
て、カラー画像入力装置(カラースキャナ)500によ
りカラー画像をRGBデータとして有効画像抽出部50
1へ入力する。
【0038】有効画素抽出部501では、入力したRG
Bデータから、各画素の明度Lを次の式に従って算出す
る。 L=(R+G+B)/3 そして、有効画素抽出部501は、明度Lが、ある所定
の閾値Lthより小さい画素を有効画素と判断し、当該画
素のRGBデータをR色度算出部502及びG色度算出
部503へ入力する。しかし、明度が閾値Lth以上の画
素については、当該画素のRGBデータをR,G色算出
部502へは入力せず、Rの色度及びGの色度の値とし
て0を色度バッファ504へ出力する。
【0039】R色度算出部502は、有効画素抽出部5
01により入力した有効画素のRGBデータから、次式
によりRの色度rを算出し、それを色度バッファ504
へ出力する。 r=255R/(R+G+B)
【0040】G色度算出部503は、有効画素抽出部5
01より入力した有効画素のRGBデータから、次式に
よりGの色度gを算出し、それを色度バッファ504へ
出力する。 g=255G/(R+G+B) したがって、色度バッファ504内に入力画像の各画素
に対するR,G色度データが得られる。ただし、有効画
素以外の画素のR,G色度は全て0である。
【0041】周辺有効画素数算出部505は、色度バッ
ファ504内の色度データを参照することにより、有効
画素別色度ヒストグラム506を作成する。この有効画
素別色度ヒストグラム506は、有効画素有色度ヒスト
グラム506aと、有効画素無色度ヒストグラム506
bの二つからなる。各ヒストグラムは、図6に示すよう
な2次元ヒストグラムである。
【0042】周辺有効画素数算出部505は、色度バッ
ファ504内の色度データより、Rの色度、Gの色度の
少なくとも一方が0でない画素(注目画素と呼ぶ)を検
出して、その注目画素を中心とする円の円周上に、Rの
色度、Gの色度の少なくとも一方が0でない画素がいく
つ存在するか数え、その数だけ、有効画素有色度ヒスト
グラム506a上の注目画素のR,Gの色度に対応する
r,g座標の値をインクリメントする。また、注目画素
を中心とする円の円周上の画素のうち、Rの色度、Gの
色度のいずれも0の画素がいくつあるか数え、その数だ
け、有効画素無色度ヒストグラム506b上の注目画素
のR,Gの色度に対応するr,g座標の値をインクリメ
ントする。
【0043】このようなヒストグラム作成の例を図6に
より説明する。図6の(a)は色度バッファ504の内
容の例を模式的に示している。黒(線)の部分が有効画
素に対応し、白地の部分が有効画素以外のr=0,g=
0の画素に対応する。Xは注目画素で、ここではr=9
5,g=88とされている。注目画素Xを中心とした円
の円周Y上に84個の画素が存在し、この84画素中の
15画素はrまたはgが0でない画素で、69画素は
r,gが共に0の画素であるとする。この場合、図6の
(b)に示すように有効画素有色度ヒストグラム506
a上のr=95,g=88の座標の値に15を加算し、
図6の(c)に示すように有効画素無色度ヒストグラム
506bのr=95,g=88の座標の値に69を加算
する。
【0044】検出画像辞書508には、検出したい特定
の画像に対して同様に方法によって作成された特徴量
(有効画素別色度ヒストグラム)が特徴量として格納さ
れている。マッチング部507では、辞書508中の特
徴量の自然数倍(例えば、0倍,1倍,2倍,3倍,4
倍)の特徴量と、入力画像の特徴量(有効画素別色度ヒ
ストグラム506)との間のマッチングを行なう。この
マッチング処理では、前記実施例1,2または3と同様
の方法で(本実施例と前記実施例1,2,3とでは特徴
量が2次元の特徴量と1次元の特徴量との違いはある
が)、対応した値毎に相違度または類似度を算出し、そ
の平均が最小(相違度の場合)または最小(類似度)と
なった特徴量の倍数とその平均相違度または平均類似度
を出力データ509として出力する。
【0045】本実施例における上述の如き特徴量抽出方
法によれば、少ない次元数で色の特徴量とテクスチャの
特徴量を抽出することができる。しかも、基本的に明度
の低い画素の色度ヒストグラムであるので、画像読取時
のCCDイメージセンサの感度ばらつきや背景の影響が
抑えられる。したがって、イメージスキャナ等によって
入力された画像中の特定の画像を極めて精度よく検出す
ることができる。
【0046】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、特定のカラー画像を精度よく検出すること
できる、入力画像中に含まれる特定画像の数が任意であ
っても、特定画像が存在すること、さらには、その個数
を簡単に検出することができる。カラースキャナ等の画
像読取装置より入力されたカラー画像中の特定の画像を
精度よく検出することができる、等の効果を達成でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1,2及び3に係るシステム構成の例を
示すブロック図である。
【図2】実施例1,2及び3の説明のための入力画像の
例を示す図である。
【図3】(a)乃至(f) 実施例1,2及び3の説明
のための入力画像の特徴量の例と辞書中の特徴量を自然
数倍した特徴量の例を示す図である。
【図4】実施例2及び3における類似度算出のためのメ
ンバシップ関数の例を示す図である。
【図5】実施例4に係るシステム構成の例を示すブロッ
ク図である。
【図6】(a)乃至(c) 実施例4における入力画像
の特徴量抽出の説明のための図である。
【符号の説明】
100 カラー画像入力装置 101 R色度算出部 102 マッチング部 103 R色度ヒストグラム 104 検出画像辞書 105 出力データ 500 カラー画像入力装置 501 有効画素抽出部 502 R色度算出部 503 G色度算出部 504 色度バッファ 505 周辺有効画素数算出部 506 有効画素別色度ヒストグラム 506a 有効画素有色度ヒストグラム 506b 有効画素無色度ヒストグラム 507 マッチング部 508 検出画像辞書 509 出力データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 - 7/60 G06T 1/00 H04N 1/40 H04N 1/46

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像データより特定の画像を検出す
    る方法であって、特定の画像に対して予め辞書として用
    意された特徴量の各次元の値をそれぞれ自然数倍した複
    数の特徴量を作成し、入力画像データより求めた特徴量
    と、前記複数の特徴量のそれぞれとのマッチングを行な
    い、特定画像を検出することを特徴とする特定画像検出
    方法。
  2. 【請求項2】 辞書としての特徴量の各自然数倍した特
    徴量の中で、最もよくマッチした特徴量に対応する倍数
    を、検出した特定画像の個数とすることを特徴とする
    求項1記載の特定画像検出方法。
  3. 【請求項3】 辞書としての特徴量の値が0の次元は、
    入力画像データの特徴量とのマッチングの対象から除外
    することを特徴とする請求項1または2記載の特定画像
    検出方法。
  4. 【請求項4】 特徴量間のマッチングの際の次元毎の類
    似度の算出に、辞書としての特徴量よりも入力画像デー
    タの特徴量が大きい場合にはメンバシップ値を0以上と
    するメンバシップ関数を用いることを特徴とする請求項
    1、2または3記載の特定画像検出方法。
  5. 【請求項5】 特徴量として色度ヒストグラムを用いる
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載
    の特定画像検出方法。
  6. 【請求項6】 特徴量として画素の明度の高低を反映さ
    せた色度ヒストグラムを用いることを特徴とする請求項
    1乃至4のいずれか1項に記載の特定画像検出方法。
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