JP3884468B2 - Fast image search method - Google Patents

Fast image search method Download PDF

Info

Publication number
JP3884468B2
JP3884468B2 JP2006051801A JP2006051801A JP3884468B2 JP 3884468 B2 JP3884468 B2 JP 3884468B2 JP 2006051801 A JP2006051801 A JP 2006051801A JP 2006051801 A JP2006051801 A JP 2006051801A JP 3884468 B2 JP3884468 B2 JP 3884468B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
feature point
predetermined
point
original
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006051801A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006309718A (en
Inventor
嶺 馬
純一 菅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FIRST INC.
Original Assignee
FIRST INC.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FIRST INC. filed Critical FIRST INC.
Priority to JP2006051801A priority Critical patent/JP3884468B2/en
Publication of JP2006309718A publication Critical patent/JP2006309718A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3884468B2 publication Critical patent/JP3884468B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/74Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
    • G06V10/75Organisation of the matching processes, e.g. simultaneous or sequential comparisons of image or video features; Coarse-fine approaches, e.g. multi-scale approaches; using context analysis; Selection of dictionaries
    • G06V10/757Matching configurations of points or features

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

本発明は、コンピュータによる画像探索方法に係り、更に詳しくは、コンピュータを使用して、探索したい文字パターンを含む任意形状の元図形パターン(以降、原パターンともいう)と相似あるいは同一な関係にあり、また任意姿勢で更にその一部が隠れていることもある被探索画像上のパターンを高速に探し出す方法に関する。 The present invention relates to an image search method by a computer, and more specifically, has a similar or identical relationship with an original figure pattern (hereinafter also referred to as an original pattern) having an arbitrary shape including a character pattern to be searched using a computer. In addition, the present invention relates to a method for quickly searching for a pattern on a searched image that may be partially hidden in an arbitrary posture.

従来、コンピュータを使用して、原パターンと相似あるいは同一な関係にあるパターンを被探索画像の中から探し出す方式については、
原パターンが特定のパターンであり被探索画像上のパターンが重なりがなく分離されているようなときによく使われるところの正規化相関法を使用したテンプレートマッチングによる方法があり、原パターンが任意図形で被探索画像上のパターンが部分隠れの図形が含まれていたり、連続する図形が途切れていたり、ノイズ成分が多く含まれているようなときには、一般化Hough変換の一般的理論を使用する方法、Geometric Hashingの一般的理論を使用する方法、および特表2000−502824(P2000−502824A)で開示されている方法等がある。
Conventionally, using a computer to find a pattern that is similar or identical to the original pattern from the image to be searched,
There is a template matching method using the normalized correlation method that is often used when the original pattern is a specific pattern and the patterns on the searched image are separated without overlapping, and the original pattern is an arbitrary figure When the pattern on the image to be searched includes a partially hidden figure, a continuous figure is interrupted, or a lot of noise components are included, a method using a general theory of generalized Hough transform , A method using the general theory of Geometric Hashing, a method disclosed in JP 2000-502824A (P2000-502824A), and the like.

正規化相関法を使用したテンプレートマッチングによる方法は、被探索画像上のパターンが任意姿勢、相似サイズあるいは部分隠れの被探索図形に対して適用することができない。
一般化Hough変換およびGeometric Hashingの一般的理論を使用する方法は、原パターンが任意形状の場合、被探索画像上のパターンが一部隠れあるいは原パターンに対し任意姿勢、相似あるいは同一サイズの場合のすべてに適用できるが、原パターンが複雑化した場合または大きなサイズとなった場合、または被探索画像が大きなサイズになった場合には、特徴点の数が増加し、その結果、計算回数が多くなり処理時間の長くかかる方法である。特に、Geometric Hashingの一般的理論を使用する方法においては、原パターンを正規化して基準座標系へ登録するとき、あるいは被探索画像の中のパターンを登録されている原パターンと比較するために正規化して基準座標系に展開するときの正規化の基準となる特徴点基底ペアの選択の組合せが、基本的に特徴点の数の2乗のオーダとなり、原パターンの複雑化、大サイズ化により、計算の回数が多くなり処理時間が長くなることは明白である。
特表2000−502824(P2000−502824A)で開示されている方法も、原パターンが任意形状の場合、被探索画像上のパターンが一部隠れあるいは原パターンに対し任意姿勢、相似あるいは同一サイズの場合のすべてに適用できるが、原パターンが複雑化した場合または大きなサイズとなった場合、または被探索画像が大きなサイズになった場合には処理時間の長くかかる方法である。
特表2000−502824(P2000−502824A) コンピュータビジョン:技術評論と将来展望 149ページから161ページ新技術コミュニケーションズ社発行
The template matching method using the normalized correlation method cannot be applied to a searched figure whose pattern on the searched image has an arbitrary posture, a similar size, or a partially hidden pattern.
The method using the generalized Hough transform and the general theory of Geometric Hashing is used when the original pattern has an arbitrary shape, the pattern on the searched image is partially hidden, or has an arbitrary posture, similarity, or the same size with respect to the original pattern. It can be applied to all, but when the original pattern becomes complicated or large, or when the image to be searched becomes large, the number of feature points increases, resulting in a large number of calculations. This is a method that takes a long processing time. In particular, in the method using the general theory of Geometric Hashing, when the original pattern is normalized and registered in the reference coordinate system, or in order to compare the pattern in the searched image with the registered original pattern, The combination of selection of feature point base pairs, which is the standard for normalization when expanding to the reference coordinate system, is basically in the order of the square of the number of feature points, and the original pattern becomes more complex and larger Obviously, the number of calculations increases and the processing time becomes longer.
Also in the method disclosed in JP 2000-502824 (P2000-502824A), when the original pattern has an arbitrary shape, the pattern on the searched image is partially hidden or has an arbitrary posture, similarity, or the same size with respect to the original pattern However, when the original pattern becomes complicated or has a large size, or when the image to be searched has a large size, it takes a long processing time.
Special table 2000-502824 (P2000-502824A) Computer Vision: Technical Review and Future Prospects Page 149-161 New Technology Communications Inc.

従来の技術においては、原パターンが複雑化した場合あるいは大きなサイズとなった場合、または被探索画像のサイズが大きくなった場合には、特徴点の数が多くなり処理時間が長くかかる問題がある。
一方で、多くの画像探索業務において必要な性能として、原パターンが任意形状の場合、被探索画像上のパターンが一部隠れあるいは原パターンに対し任意姿勢、相似あるいは同一サイズの場合が扱える能力を持ちながら、原パターンが複雑な外形形状を持っている、あるいは、いろいろな図形あるいは文字が複合あるいは組合わされて大きなサイズとなった場合にも被探索画像の中から高速に探索したい、あるいは更に、被探索画像が非常に大きなサイズとなった場合も高速に探索したいとの要求が多い。
本発明においては、原パターンが任意形状の場合、被探索画像上のパターンが一部隠れおよび原パターンに対し任意姿勢、相似あるいは同一サイズのすべてのケースに相当する被探索図形に適用でき、短い処理時間で、探したいパターンを被探索画像の中から高速に探し出す方法を提供することである。
In the conventional technique, when the original pattern becomes complicated or large, or when the size of the image to be searched becomes large, there is a problem that the number of feature points increases and processing time is long. .
On the other hand, as a necessary performance in many image search operations, when the original pattern is an arbitrary shape, the pattern on the searched image is partially hidden or has the ability to handle the case of an arbitrary posture, similarity or the same size with respect to the original pattern I want to search at high speed from the image to be searched even when the original pattern has a complicated external shape, or when various figures or characters are combined or combined to become a large size, or There are many requests to search at high speed even when the image to be searched has a very large size.
In the present invention, when the original pattern is an arbitrary shape, the pattern on the searched image is partially hidden, and can be applied to a searched figure corresponding to all cases of an arbitrary posture, similarity, or the same size with respect to the original pattern. The object is to provide a method for quickly searching for a pattern to be searched for in a search image in processing time.

原パターンの輪郭上に所定の方法1によって複数の特徴点を設定し、該複数の特徴点を使用して所定の方法2によって第1特徴点と第2特徴点からなる特徴点ペア(以下、原パターン基底ペアともいう)を複数組設定する原パターン特徴点・ペア設定ステップと
原パターン基底ペアの第1特徴点を始点とし第2特徴点を終点とするベクトル(以降、原パターン基底ベクトルともいう)を正規化し、正規化された原パターン基底ベクトルと所定の関係を保って配置される原パターン局部座標系上に原パターンの形状を代表する点群を原パターン基底ベクトルとの相対的な位置関係を保って原パターン局部座標点群として正規化して展開し、原パターン局部座標点群を基準座標系上に座標変換して原パターン基準座標点群とし、基準座標系の所定領域を小領域に分割し、分割された各々の小領域に対応する情報セルからなるハッシュテーブル上の、原パターン基準座標点群のどれかが存在する小領域に対応する情報セルに原パターン基底ペアの識別情報を書き込む手順を、必要な複数組の原パターン基底ペアに対して実行する原パターン特徴登録ステップとから
原パターンを登録する原パターン登録プロセスと、
被探索画像上のパターンの輪郭上に所定の方法1によって複数の特徴点を設定し、該複数の特徴点を使用して所定の方法2によって第1特徴点と第2特徴点からなる特徴点ペア(以降、パターン基底ペアともいう)を設定するパターン特徴点・ペア設定ステップと
パターン基底ペアの第1特徴点を始点とし第2特徴点を終点とするベクトル(以降、パターン基底ベクトルともいう)を正規化し、正規化されたパターン基底ベクトルに対して、登録プロセスにおける原パターン基底ベクトルと原パターン局部座標系との関係と同一の所定の関係を保って配置されるパターン局部座標系上に前記パターンの形状を代表する点群をパターン基底ベクトルとの相対的な位置関係を保ってパターン局部座標点群として正規化して展開し、パターン局部座標点群を基準座標系上に座標変換してパターン基準座標点群とし、前記小領域にパターン基準座標点群のどれかが存在する場合に当該小領域が対応するハッシュテーブルの情報セルに記述されている原パターン基底ペアの識別情報の各々に対応して設けられた投票箱(以下、基底ペア投票箱ともいう)に投票することを全ての前記小領域の各々について実施し、その結果、最も高い得票数且つ所定の閾値より高い得票数を獲得した投票箱に対応する原パターン基底ペアとそのときのパターン基底ペアとの相似・姿勢・位置関係を表す諸元である対象ポーズの計算を行う一連の手順を、必要な複数組のパターン基底ペアに対して実行することによって複数の対象ポーズを得る第1探索ステップと
得られた複数の対象ポーズの分布から最も正確らしい対象ポーズを所定の方法で1個以上選定し、選定された対象ポーズの計算対象となっているパターン基底ペアを基底ベクトルとして基準座標系上に展開されているパターンを原パターンと同一かまたは相似の可能性が高いパターンとして選び出す第2探索ステップとから
原パターンと同一かまたは相似の可能性の高い1個以上の被探索画像上のパターンを選び出すパターン探索プロセスとを
経ることにより被探索画像上のパターンを探索する方法をとる。
原パターン基底ベクトルと原パターン局部座標系の所定の関係として、原パターン基底ベクトルの中点に原パターン局部座標系の原点を置き、原パターン基底ベクトルと原パターン局部座標系のX軸またはY軸とを重ね合わせる関係を採ることは、処理の便宜を考慮した場合、好ましい方法のひとつである。当然、その他一義的に決まる関係であればどのような関係であってもよい。
A plurality of feature points are set on the contour of the original pattern by a predetermined method 1, and a feature point pair (hereinafter, referred to as a first feature point and a second feature point) is formed by a predetermined method 2 using the plurality of feature points. A source pattern feature point / pair setting step for setting a plurality of sets of original pattern base pairs) and a vector having the first feature point of the original pattern base pair as the start point and the second feature point as the end point (hereinafter referred to as the original pattern base vector) And a point group representing the shape of the original pattern on the original pattern local coordinate system arranged in a predetermined relationship with the normalized original pattern basis vector, relative to the original pattern basis vector. The original pattern local coordinate point group is normalized and expanded while maintaining the positional relationship, and the original pattern local coordinate point group is transformed into the original coordinate reference coordinate point group by converting the original pattern local coordinate point group to a predetermined reference coordinate system. An area is divided into small areas, and an original pattern base is added to an information cell corresponding to a small area where any of the original pattern reference coordinate points exists on a hash table including information cells corresponding to the divided small areas. An original pattern registration process for registering an original pattern from an original pattern feature registration step for executing a procedure for writing identification information of a pair on a plurality of necessary original pattern base pairs;
A plurality of feature points are set on the contour of the pattern on the image to be searched by a predetermined method 1, and a feature point comprising the first feature point and the second feature point by a predetermined method 2 using the plurality of feature points A pattern feature point / pair setting step for setting a pair (hereinafter also referred to as a pattern basis pair) and a vector having a first feature point as a start point and an end point as a second feature point (hereinafter also referred to as a pattern basis vector) And the normalized pattern basis vector on the pattern local coordinate system arranged to maintain the same predetermined relationship as the relationship between the original pattern basis vector and the original pattern local coordinate system in the registration process. The point group representing the pattern shape is normalized and expanded as a pattern local coordinate point group while maintaining the relative positional relationship with the pattern basis vector, The point group is coordinate-converted on the reference coordinate system to form a pattern reference coordinate point group. If any of the pattern reference coordinate point groups exists in the small area, the small area is described in the information cell of the corresponding hash table. Voting in a ballot box provided corresponding to each of the original pattern base pair identification information (hereinafter also referred to as a base pair ballot box) for each of the small regions, Calculates the target pose, which is a specification representing the similarity, posture, and positional relationship between the original pattern base pair corresponding to the ballot box that has obtained a high number of votes and a vote number higher than a predetermined threshold, and the pattern base pair at that time. A first search step for obtaining a plurality of target poses by executing a series of procedures on the required plurality of pattern base pairs and the most accurate distribution from the obtained distributions of the plurality of target poses. One or more target poses are selected by a predetermined method, and the pattern developed on the reference coordinate system is the same as the original pattern using the pattern base pair that is the target of calculation of the selected target pose as a base vector, or A searched image by going through a pattern search process for selecting a pattern on one or more searched images that is identical to or highly likely to be similar to the original pattern from the second search step that is selected as a pattern having a high possibility of similarity Take a way to search for the pattern above.
As the predetermined relationship between the original pattern basis vector and the original pattern local coordinate system, the origin of the original pattern local coordinate system is placed at the midpoint of the original pattern basis vector, and the X axis or Y axis of the original pattern basis vector and the original pattern local coordinate system Taking the relationship of superimposing and is one of the preferable methods in consideration of processing convenience. Of course, any other relationship that is uniquely determined may be used.

所定の方法1を、原パターンまたはパターンの輪郭上に所定の間隔で複数の特徴点を設定する方法であり、所定の方法2が、該特徴点を第1の特徴点として、1個の第1特徴点を通り当該第1特徴点における輪郭の法線の方向に対し所定の角度を持つ直線(以降、特徴点設定線ともいう)が輪郭と交差する1個以上の第2の点を第2特徴点として設定し、第1特徴点と、当該第1特徴点と同一の特徴点設定線上にある1個以上の第2特徴点の各々とを特徴点ペアとして設定する手順を第1特徴点の各々に対して実行することによって複数組の特徴点ペアを設定する方法とすることが望ましい。
上記特徴点設定の所定の間隔は、所定の方式で決まる特徴点の2点間の間隔であればよく、必ずしも一定間隔である必要はないが、基本的に一定間隔であることが好ましい。
The predetermined method 1 is a method of setting a plurality of feature points at predetermined intervals on the original pattern or the contour of the pattern, and the predetermined method 2 uses the feature points as the first feature points, One or more second points passing through one feature point and having a predetermined angle with respect to the direction of the normal of the contour at the first feature point (hereinafter also referred to as a feature point setting line) intersect the contour. A procedure for setting as a feature point pair by setting two feature points and setting each of the first feature point and one or more second feature points on the same feature point setting line as the first feature point as the first feature point It is desirable to have a method of setting a plurality of feature point pairs by executing each point.
The predetermined interval for setting the feature points may be an interval between two feature points determined by a predetermined method, and is not necessarily a constant interval, but is preferably a constant interval in principle.

パターン特徴点・ペア設定ステップにおいて、パターン基底ペアの第1特徴点と第2特徴点との距離を、第1の所定の距離以内の条件を満足するようにパターン基底ペアを設定することが望ましい。   In the pattern feature point / pair setting step, it is desirable to set the pattern base pair so that the distance between the first feature point and the second feature point of the pattern base pair satisfies the condition within the first predetermined distance. .

第1の所定の距離として、原パターンの最大直径に相当する距離を採用することが出来る。 A distance corresponding to the maximum diameter of the original pattern can be adopted as the first predetermined distance.

更にまた、第1探索ステップにおいて、パターン局部座標点群を展開する方法として、パターン基底ペアとパターン局部座標点群の各々に対応する被探索画像上の点との距離が第2の所定の距離以内となる条件を満足する特徴点に対してパターン局部座標系上での座標計算を行ってパターン局部座標点群を展開することが望ましい。   Furthermore, in the first search step, as a method of expanding the pattern local coordinate point group, the distance between the pattern base pair and the point on the searched image corresponding to each of the pattern local coordinate point groups is a second predetermined distance. It is desirable to expand the pattern local coordinate point group by performing coordinate calculation on the pattern local coordinate system for the feature points satisfying the conditions within the range.

記第1探索ステップにおいて、パターン局部座標点群を展開する方法として、パターン基底ペアを代表する所定位置とパターン局部座標点群の各々に対応する被探索画像上の点との距離が第2の所定の距離以内となる条件を満足する特徴点に対してパターン局部座標系上での座標計算を行ってパターン局部座標点群を展開することもできる。
ここに、パターン基底ペアを代表する所定位置については、パターン基底ペアの中点であることが処理の便宜上好ましい。
In the first search step, as a method of expanding the pattern local coordinate point group, a distance between a predetermined position representing the pattern base pair and a point on the searched image corresponding to each of the pattern local coordinate point groups is a second value. A pattern local coordinate point group can also be developed by performing coordinate calculation on the pattern local coordinate system for feature points satisfying a condition within a predetermined distance.
Here, the predetermined position representing the pattern base pair is preferably the middle point of the pattern base pair for convenience of processing.

第2の所定の距離として、原パターンの最大直径に相当する距離にパターン基底ペアの長さを考慮した距離を採用することができる。   As the second predetermined distance, a distance in consideration of the length of the pattern base pair can be adopted as a distance corresponding to the maximum diameter of the original pattern.

第2探索ステップにおいて、所定の方法を、
得られた対象ポーズの各々を基準対象ポーズとして、基準対象ポーズごとに当該基準対象ポーズとその他の対象ポーズとのポーズ間距離を求め、然る後に、基準対象ポーズごとに、当該基準対象ポーズとの違いが所定の範囲内にある全ての他の対象ポーズの各々とのポーズ間距離に対して、ポーズ間距離に依存し且つポーズ間距離の増加に対し減少する関係にある所定の関数の値を計算し、各計算結果の加算値を当該基準対象ポーズのスコアとして、該スコアが所定の数値以上であった当該基準対象ポーズを対象ポーズの小集合(以降、クラスタともいう)の核として認定する手順を全ての基準対象ポーズに対して実行し、認定された基準対象ポーズの中でスコアが最も高い基準対象ポーズを最も正確らしい対象ポーズとして選定する方法とすることが望ましい。
In the second search step, a predetermined method is
Each of the obtained target poses is set as a reference target pose, and the distance between the reference target pose and the other target pose is obtained for each reference target pose, and then, for each reference target pose, The value of a given function that is dependent on the distance between poses and decreases with increasing distance between poses, with respect to the distance between each other pose within which the difference is within a given range And the addition value of each calculation result is used as the score of the reference target pose, and the reference target pose whose score is equal to or higher than a predetermined value is recognized as the core of a small set of target poses (hereinafter also referred to as a cluster). A procedure for performing all the reference target poses, and selecting a reference target pose with the highest score among the certified reference target poses as the most accurate target pose; Rukoto is desirable.

所定の範囲内を、
基準対象ポーズを(txo、tyo、θo、so)
他の対象ポーズを(tx、ty、θ、s)
としたとき、
(tx−txo)の絶対値が(所定最大許容範囲txmax)未満
(ty−tyo)の絶対値が(所定最大許容範囲tymax)未満
(θ−θo)の絶対値が(所定最大許容範囲θmax)未満
(s−so)の絶対値が(所定最大許容範囲somax)未満
を満たす(tx、ty、θ、s)の範囲とすることができる。
Within a predetermined range,
Reference target pose (txo, tyo, θo, so)
Other target poses (tx, ty, θ, s)
When
The absolute value of (tx-txo) is less than (predetermined maximum allowable range txmax) (ty-tyo) is less than (predetermined maximum allowable range tymax) (θ-θo) is (predetermined maximum allowable range θmax) The absolute value of less than (s-so) can be a range of (tx, ty, θ, s) that satisfies less than (predetermined maximum allowable range somax).

所定の関数を、
基準対象ポーズを(txo、tyo、θo、so)
他の対象ポーズを(tx、ty、θ、s)
基準対象ポーズと他の対象ポーズのポーズ間距離を
d((tx、ty、θ、s),(txo、tyo、θo、so))
としたとき、
1/{0.5+d((tx、ty、θ、s),(txo、tyo、θo、so))}
とすることができる。
A given function,
Reference target pose (txo, tyo, θo, so)
Other target poses (tx, ty, θ, s)
The distance between the reference target pose and another target pose is d ((tx, ty, θ, s), (txo, tyo, θo, so)).
When
1 / {0.5 + d ((tx, ty, θ, s), (txo, tyo, θo, so))}
It can be.

また、原パターン局部座標点群およびパターン局部座標点群を、原パターンおよびパターンそれぞれの、輪郭上で選択された特徴点ペアを構成する複数個の特徴点か、輪郭上で選択された複数個の特徴点ペアを構成する特徴点と輪郭上で所定の方法で選択されたその他の点との組合せかのいずれかとすることができる。
上記その他の点を選択する所定の方法については、第1特徴点を基準に隣り合う第1特徴点との間で、輪郭上で直線距離か輪郭沿線距離かどちらかの点間距離を測りその他の点として選択する方法等がある。
In addition, the original pattern local coordinate point group and the pattern local coordinate point group may be a plurality of feature points constituting a feature point pair selected on the contour of each of the original pattern and the pattern, or a plurality of feature points selected on the contour. Any of the combinations of the feature points constituting the pair of feature points and other points selected by a predetermined method on the contour can be used.
With respect to the predetermined method for selecting the other points, the distance between the points, either the straight line distance or the contour line distance, is measured on the contour between the first feature points adjacent to the first feature point. There is a method of selecting as a point.

本発明により、原パターンが任意形状の場合、いろいろな図形あるいは文字が複合あるいは組合わされることにより複雑化した場合、または大きなサイズとなった場合において、被探索画像上のパターンが原パターンに対し任意姿勢、相似あるいは同一サイズの場合、一部隠れの場合、または大きなサイズとなった場合においても、短い処理時間で、探したいパターンを被探索画像の中から高速に探し出すことが可能になった。
通常、実際の画像探索においては、所定の探索条件において原パターンに合致する被探索画像上のパターンを最初の探索作業で探し出すことで十分な場合と、原パターンに概略合致すると思われる被探索画像上のパターンを第1番目の作業としてまず探し出し(この探索作業を祖サーチという場合が多い)、第2番目の作業として、探し出したパターンに対して正確に合致しているか否かのチェックと必要に応じて探し出したパターンの正確な姿勢を求める作業(この作業を精サーチと呼ぶ場合が多い)を行う場合の両方があるが、前者の場合または後者の場合の第1番目の祖サーチに相当する作業を本発明による手段で行うことによって探索時間が大幅に短縮できる効果がある。
According to the present invention, when the original pattern is an arbitrary shape, when various figures or characters are complicated by being combined or combined, or when the size is large, the pattern on the searched image is compared to the original pattern. Even in the case of arbitrary posture, similarity or the same size, partially hidden or large size, it is now possible to quickly search for the pattern to be searched for in the search image in a short processing time. .
Normally, in an actual image search, it is sufficient to search for a pattern on the searched image that matches the original pattern under a predetermined search condition in the first search operation, and a searched image that seems to roughly match the original pattern. First search for the above pattern as the first work (this search work is often referred to as an ancestor search), and the second work is to check whether or not it exactly matches the found pattern Depending on the situation, there are both cases of performing an operation for obtaining an accurate posture of the searched pattern (this operation is often referred to as a fine search), which corresponds to the first ancestor search in the former case or the latter case By performing the work to be performed by the means according to the present invention, the search time can be greatly shortened.

本発明を実施するための最良の形態について実施例と共に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described together with examples.

本発明における実施例1の高速画像探索方法は、基本的に、探索したい元図形パターン(原パターン)を探索に先立って予めジオメトリックハッシング手法を使用して登録する登録プロセスを実行した後、被探索画像の中の探索対象となる図形パターン(対象パターン)をジオメトリックハッシング手法を使用して探索する探索プロセスを実行することにより、被探索画像において探索したい原パターンと同一または相似の関係にある1個以上の図形パターンを高速に探し出す方法であり、課題解決のための第1から第4の手段に係る方法である。   The high-speed image search method according to the first embodiment of the present invention basically executes a registration process in which an original graphic pattern (original pattern) to be searched is registered in advance using a geometric hashing technique prior to search. By executing a search process for searching for a graphic pattern (target pattern) to be searched in the search image using a geometric hashing technique, the search pattern has the same or similar relationship as the original pattern to be searched for. This is a method for finding one or more graphic patterns at high speed, and is a method according to first to fourth means for solving a problem.

登録プロセスにつき、図1に示す登録プロセスの一例を示すフロ−チャートをベースに、以下説明する。
<ステップS101>
被探索画像において探索したい図形パターンの元図形パターンである原パターンの輪郭上に2個の特徴点の組(第1の特徴点をPi1、第2の特徴点をPi2とする)からなる特徴点ペアを複数組(i=1、2、・・・、n)抽出・設定する。
特徴点抽出・設定の方法は、原パターンの輪郭を明確にするための前処理、エッジ抽出、細線化、追跡等の適切な処理により得られた原パターンの輪郭上全域にわたって、予め決められた間隔で第1の特徴点Pi1を設定する。つぎに、各第1の特徴点Pi1における輪郭の法線(以降、特徴点設定線ともいう)
を求め、該法線が輪郭と交差するPi1以外の点を第2の特徴点Pi2として抽出する。当然のことながら、同じ第1の特徴点Pi1に対して複数の第2の特徴点Pi2が抽出されることはあり得る。
ここで、第1の特徴点Pi1の設定における「予め決められた間隔」は、隣り合う2個の第1の特徴点間の直線距離が予め決められた画素数となるように決める方式を採る。他の方式として、上記方式において「直線距離」の代わりに「輪郭に沿って(輪郭が通過する)画素数」を採用することもできる。以上の「予め決められた間隔」を決める画素数は、原パターンの形状の複雑度、サイズ、画像探索の精度と探索に要する時間の制限等に依存して最適な画素数が選択される。また一般的には、上記間隔は固定の間隔である必要はなく、定数であることも包含する所定の関数に従って決められる間隔(所定の間隔)であってもよい。
<ステップS102>
任意の新たな特徴点ペア(Pi1、Pi2)を選択する。特徴点ペア(Pi1、Pi2)を原パターン基底ペアとも呼ぶ。
<ステップS103>
選択された特徴点ペアからなるベクトル(第1の特徴点Pi1を始点とし第2の特徴点Pi2を終点とする原パターン基底ベクトル)を正規化し、正規化された単位ベクトル上に局部座標系(xiyi座標系)のxi軸が存在し、局部座標系の原点が単位ベクトルの始点と終点の中点と一致するように局部座標系を定め、これを基準に当該特徴点ペア以外の特徴点についても特徴点ペアの正規化に対応する正規化を行い、これらの局部座標を計算し原パターンを局部座標系上に展開する。この展開のための計算を第1の特徴点Pi1だけからなる点群に限って行うか、第1の特徴点Pi1と第2の特徴点Pi2の両方を含んだ点群で行うかは、原パターンを局部座標系上で展開するときの精度と本発明の目的である高速探索のための計算時間短縮の比較バランスによって選択すればよい。
<ステップS104>
局部座標と同一座標目盛を持つ基準座標系上に局部座標系上に展開された正規化された原パターンを変換するために、局部座標系上に展開されている特徴点(一般的には、上述の点群)の座標(局部座標)を基準座標系上の座標に変換する。
<ステップS105>
基準座標系の所定の領域を所定の基準で細分化し、細分化された小領域に対応する情報セルをもつハッシュテーブル上の、計算された各特徴点(あるいは、上述の点群)が存在する小領域に対応する情報セルにそのとき選択されている特徴点ペアの識別情報を登録する。識別情報としては、特徴点ペアの番号iを使用することが便宜的である。基準座標系を細分化する基準は、特徴点Pi1の設定ピッチより細かいことが望ましい。
ステップ6において、登録するために設定されたn組の特徴点ペアの選択がすべて済んだかどうかを判定し、選択がすべて済んでいなければステップS102へジャンプし以降のステップを再度実行し、選択がすべて済んでいれば登録プロセス終了とする。
The registration process will be described below based on a flowchart showing an example of the registration process shown in FIG.
<Step S101>
A feature point consisting of a set of two feature points (the first feature point is Pi1 and the second feature point is Pi2) on the contour of the original pattern which is the original figure pattern of the figure pattern to be searched in the searched image A plurality of pairs (i = 1, 2,..., N) are extracted and set.
The feature point extraction / setting method is determined in advance over the entire area of the original pattern outline obtained by appropriate processing such as preprocessing, edge extraction, thinning, and tracking to clarify the outline of the original pattern. First feature points Pi1 are set at intervals. Next, a normal line of the outline at each first feature point Pi1 (hereinafter also referred to as a feature point setting line).
And a point other than Pi1 at which the normal intersects the contour is extracted as the second feature point Pi2. As a matter of course, a plurality of second feature points Pi2 may be extracted for the same first feature point Pi1.
Here, the “predetermined interval” in the setting of the first feature point Pi1 adopts a method of determining the linear distance between two adjacent first feature points to be a predetermined number of pixels. . As another method, “the number of pixels along the contour (the contour passes)” can be adopted instead of the “linear distance” in the above method. As the number of pixels for determining the “predetermined interval”, an optimal number of pixels is selected depending on the complexity and size of the shape of the original pattern, the accuracy of the image search, and the time limit required for the search. In general, the interval need not be a fixed interval, and may be an interval (predetermined interval) determined according to a predetermined function including a constant.
<Step S102>
An arbitrary new feature point pair (Pi1, Pi2) is selected. The feature point pair (Pi1, Pi2) is also called an original pattern base pair.
<Step S103>
A vector consisting of the selected feature point pair (original pattern basis vector starting from the first feature point Pi1 and ending at the second feature point Pi2) is normalized, and a local coordinate system (on the normalized unit vector ( The local coordinate system is determined so that the xi axis of the xiii coordinate system is present and the origin of the local coordinate system coincides with the midpoint of the start and end points of the unit vector. Also, normalization corresponding to the normalization of feature point pairs is performed, these local coordinates are calculated, and the original pattern is developed on the local coordinate system. Whether the calculation for the expansion is performed only on the point group including only the first feature point Pi1 or whether the calculation is performed on the point group including both the first feature point Pi1 and the second feature point Pi2. The pattern may be selected based on a comparison balance between the accuracy when the pattern is developed on the local coordinate system and the calculation time reduction for the high-speed search which is the object of the present invention.
<Step S104>
In order to convert the normalized original pattern developed on the local coordinate system onto the reference coordinate system having the same coordinate scale as the local coordinates, the feature points developed on the local coordinate system (generally, The coordinates (local coordinates) of the above point group) are converted into coordinates on the reference coordinate system.
<Step S105>
A predetermined area of the reference coordinate system is subdivided according to a predetermined reference, and each calculated feature point (or the above-described point group) on a hash table having information cells corresponding to the subdivided small areas exists. The identification information of the feature point pair selected at that time is registered in the information cell corresponding to the small area. As identification information, it is convenient to use the feature point number i. The reference for subdividing the reference coordinate system is desirably finer than the set pitch of the feature point Pi1.
In step 6, it is determined whether or not all the n feature point pairs set for registration have been selected. If all the selections have not been made, the process jumps to step S102 and the subsequent steps are executed again. If all are completed, the registration process ends.

つぎに、探索プロセスにつき、図2示す探索プロセスの一例を示すフローチャートをベースに、以下説明する。
<ステップS201>
被探索画像上のパターンの輪郭上に2個の特徴点の組(第1の特徴点をOj1、第2の特徴点をOj2とする)からなる特徴点ペアを複数組(j=1、2、・・・、m)抽出・設定する。その方法は、図1のステップS101において2個の特徴点の組(第1の特徴点をPi1、第2の特徴点をPi2とする)からなる特徴点ペアを複数設定した方法と同様である。
ここで、一般的には、被探索画像は各種図形パターンが混在し、また重なって一部が隠れている等、原パターンとは様相が異なる複雑図形であることが多いことから、抽出・設定された特徴点ペアの数は原パターンの場合より多くなるのが通例である。
これに対し、特徴点ペアの数を更に減らして画像探索の高速化を計る手段として、後述するような、選択する特徴点ペア間距離を第1の所定の距離以下に限定する手段をとる。
<ステップS202>
被探索画像上のパターンの輪郭上の任意の新たな特徴点ペア(Oj1、Oj2)を選択し、新たな特徴点ペアに対するステップS203の作業のために基準座標系上の全てのデータを消去(リセット)する。特徴点ペア(Oj1、Oj2)を被探索画像上のパターン基底ペアとも呼ぶ。
<ステップS203>
選択された特徴点ペアからなるベクトル(特徴点Oj1を始点とし特徴点Oj2を終点とする被探索画像上のパターン基底ベクトル)を正規化し、正規化された単位ベクトル上に局部座標系(xjyj座標系)のxj軸が存在し、局部座標系の原点が単位ベクトルの始点と終点の中点と一致するように局部座標系を定め、これを基準に被探索画像上のパターンを局部座標系上に展開するために、当該特徴点ペア以外の特徴点についても当該特徴点ペアの正規化に対応する正規化を行い、これらの局部座標を計算する。然る後に、基準座標系上に局部座標系上に展開された正規化された対象パターンを変換するために、局部座標系上に展開されている特徴点の座標(局部座標)を基準座標系上の座標に変換する。
基準座標系については、一般には座標システムについての制限はないが、実用面からは局部座標系と同一のシステムの座標系であることが好ましい。また、座標軸の目盛システムが局部座標系と同一であることが更に好ましい。
上記「当該特徴点ペア以外の特徴点についても当該特徴点ペアの正規化に対応する正規化を行い、これらの局部座標を計算する」ことを行う際に、計算する特徴点の数を減らして画像探索の高速化を計る手段として、後述するような、局部座標計算対象となる特徴点の範囲を局部座標系の所定位置から所定の関係にある第2の所定の距離以下の範囲に限定する手段をとる。
<ステップS204>
変換した各特徴点の座標に対応したハッシュテーブルの情報セルに原パターンの特徴点ペアの識別情報が存在すれば、存在する全ての識別情報の各々が示す原パターンの特徴点ペアに対応した投票箱(以降、特徴点ペア投票箱ともいう)に投票する。
<ステップS205>
特徴点ペア投票箱の中で得票数の最も高いものを選び、その得票数が所定の閾値より高いときに、この特徴点ペア投票箱に対応する原パターンの特徴点ペアと選択されている被探索画像上のパターンの特徴点ペアの間の位置・角度(姿勢)・尺度(相似)の関係(以下、対象ポーズともいう)を計算する。対象ポーズの定義の例については後述する。
<ステップS206>
設定されたm組の特徴点ペアの各々の選択に対してステップS202以降の実行がすべて済んだかどうかを判定し、すべて済んでいなければステップS202へジャンプし以降のステップを再度実行し、すべて済んでいればステップS207に進む。
<ステップS207>
以上のステップで求められた1個以上の類似群分布を持つ対象ポーズ群から後述するクラスタリング方法により1個以上の類似群分布の各々において最も正確度の高い対象ポーズを選び出すことにより、そのときの対象ポーズの計算対象となった被探索画像上のパターンを原パターンに最も類似しているパターンとして選び出すことによって、1個以上の最も類似しているパターンを選び出す。
Next, the search process will be described based on a flowchart showing an example of the search process shown in FIG.
<Step S201>
A plurality of feature point pairs (j = 1, 2) consisting of a set of two feature points (the first feature point is Oj1 and the second feature point is Oj2) on the contour of the pattern on the searched image. , ..., m) Extraction and setting. The method is the same as the method of setting a plurality of feature point pairs including a set of two feature points (first feature point is Pi1 and second feature point is Pi2) in step S101 of FIG. .
Here, in general, the image to be searched is a complex figure that has a different aspect from the original pattern, such as various figure patterns mixed and partly hidden and overlapped. Typically, the number of feature point pairs made is greater than in the original pattern.
On the other hand, as means for speeding up the image search by further reducing the number of feature point pairs, a means for limiting the distance between feature point pairs to be selected to be equal to or less than a first predetermined distance as will be described later.
<Step S202>
An arbitrary new feature point pair (Oj1, Oj2) on the contour of the pattern on the searched image is selected, and all data on the reference coordinate system is deleted for the operation of step S203 for the new feature point pair ( Reset. The feature point pair (Oj1, Oj2) is also called a pattern base pair on the searched image.
<Step S203>
A vector consisting of the selected feature point pair (a pattern base vector on the image to be searched having the feature point Oj1 as the start point and the feature point Oj2 as the end point) is normalized, and the local coordinate system (xjyj coordinates is set on the normalized unit vector. System) xj axis exists, the local coordinate system is defined so that the origin of the local coordinate system coincides with the midpoint of the start and end points of the unit vector, and the pattern on the searched image is defined on the local coordinate system based on this Therefore, the normalization corresponding to the normalization of the feature point pair is performed on the feature points other than the feature point pair, and the local coordinates are calculated. Then, in order to convert the normalized target pattern developed on the local coordinate system onto the reference coordinate system, the coordinates of the feature points (local coordinates) developed on the local coordinate system are converted into the reference coordinate system. Convert to the above coordinates.
The reference coordinate system is generally not limited with respect to the coordinate system, but is preferably the coordinate system of the same system as the local coordinate system from a practical aspect. It is further preferable that the coordinate axis scale system is the same as the local coordinate system.
When performing the above “normalization corresponding to normalization of the feature point pair for feature points other than the feature point pair and calculating their local coordinates”, the number of feature points to be calculated is reduced. As a means for speeding up the image search, the range of feature points to be subjected to local coordinate calculation is limited to a range not more than a second predetermined distance having a predetermined relationship from a predetermined position in the local coordinate system, as will be described later. Take measures.
<Step S204>
If the identification information of the feature point pair of the original pattern exists in the information cell of the hash table corresponding to the coordinate of each converted feature point, the vote corresponding to the feature point pair of the original pattern indicated by each of all existing identification information Vote in a box (hereinafter also referred to as a feature point pair ballot box).
<Step S205>
The feature point pair ballot box having the highest number of votes is selected, and when the number of votes is higher than a predetermined threshold, the feature point pair of the original pattern corresponding to this feature point pair ballot box is selected. A position / angle (posture) / scale (similarity) relationship (hereinafter also referred to as a target pose) between feature point pairs of the pattern on the search image is calculated. An example of the definition of the target pose will be described later.
<Step S206>
It is determined whether or not all the executions after step S202 have been completed for each selection of the set m feature point pairs, and if not all, the process jumps to step S202 and executes the subsequent steps again. If completed, the process proceeds to step S207.
<Step S207>
By selecting the target pose with the highest accuracy in each of the one or more similar group distributions from the target pose group having one or more similar group distributions obtained in the above steps by a clustering method to be described later, One or more most similar patterns are selected by selecting the pattern on the searched image that is the target of calculation of the target pose as the pattern most similar to the original pattern.

対象ポーズの定義およびクラスタリング方法による最も正確度の高い対象ポーズの選び出し方を以下に説明する。   The method of selecting the target pose with the highest accuracy by the definition of the target pose and the clustering method will be described below.

実施例1における対象ポーズの定義の例を以下に示す。
ステップS205において記載した「特徴点ペア投票箱の中で得票数の最も高いものを選び、その得票数が所定の閾値より高いときに、この特徴点ペア投票箱に対応する原パターンの特徴点ペアと選択されている被探索画像上のパターンの特徴点ペア」について、「この特徴点ペア投票箱に対応する原パターン」を図3(a)に示すパターンとし、そのときの特徴点ペアを(P1、P2)とする。また、そのとき選択されている被探索画像上のパターンを図3(b)に示すパターンとし、そのときの特徴点ペアを(O1、O2)とする。
直方四辺形の画面上の原画像および被探索画像共通に、画面の直交する2辺に各々平行座標軸xおよびyを持つxy座標系を想定する。
原パターンの存在する原画像に対する被探索画像の尺度をs、原パターンに対する被探索画像上のパターンの相対的角度をθ、原パターンの基準点(図3には、例としてPrを基準点としてある)に対応する被探索画像上のパターンの基準点(例として、Orを基準点としてある)の相対的位置をx方向にtx、y方向にtyとすると、
対象ポーズは、s、θ、tx、tyのセット(s、θ、tx、ty)として、(1)式から(4)式のように定義される。

Figure 0003884468
An example of the definition of the target pose in the first embodiment is shown below.
As described in step S205, the feature point pair ballot box having the highest number of votes is selected, and when the number of votes is higher than a predetermined threshold, the feature point pair of the original pattern corresponding to this feature point pair ballot box And “the original feature pattern corresponding to the feature point pair ballot box” as the pattern shown in FIG. 3A, and the feature point pair at that time is ( P1, P2). The pattern on the image to be searched that is selected at that time is the pattern shown in FIG. 3B, and the feature point pair at that time is (O1, O2).
Assume an xy coordinate system having parallel coordinate axes x and y on two orthogonal sides of the screen in common with the original image and the searched image on the rectangular quadrilateral screen.
The scale of the searched image with respect to the original image in which the original pattern exists is s, the relative angle of the pattern on the searched image with respect to the original pattern is θ, and the reference point of the original pattern (in FIG. 3, as an example, Pr is the reference point) If the relative position of the reference point (for example, Or is the reference point) of the pattern on the image to be searched corresponding to a certain) is tx in the x direction and ty in the y direction,
The target pose is defined as equations (1) to (4) as a set (s, θ, tx, ty) of s, θ, tx, and ty.
Figure 0003884468

つぎに、対象ポーズ群の中から最も正確度の高い対象ポーズの決定の仕方について説明する。

Figure 0003884468

Figure 0003884468

Figure 0003884468
Next, how to determine the target pose with the highest accuracy from the target pose group will be described.
Figure 0003884468

Figure 0003884468

Figure 0003884468

ここで、ステップS201で述べた、選択する特徴点ペア間距離を第1の所定の距離以下に制限する手段について述べる。この制限について、以降、第1の制限ともいう。
原パターンに対して同一または相似の関係にあるパターンを探す際に、被探索画像上のパターンの特徴点ペアの選択において、探索対象画像の中で同一または相似の関係にあり得るパターンの特徴点ペア間距離は、最大でも原パターンの輪郭上で最も距離が離れた2点間距離(便宜上、これを原パターン最大径ともいう)相当の被探索画像上の距離以内であり、これを超えることはありえないことから、第1特徴点Oj1と第2特徴点Oj2との距離は、原パターンの最大径に相当する被探索画像上の距離を第1の所定の距離の1例として採用し、この距離以内となるように選択する。
原パターンの最大径に相当する被探索画像上の距離の計算は、次のように求める。
予め、「探索対象画像」対「原画像」の尺度関係が明確な場合は、原パターンの最大径に対してこの尺度関係を乗じて計算する。原パターンの最大径については、現実的には、目視で最大径に近い原パターン輪郭上の2点を決め、距離を計測し、その値が真の最大径を下回らない程度の安全係数をかけた原パターン見做し最大径を使用する方法をとってもよい。また、最大径に近い原パターン輪郭上の2点の決定については、原パターンの特徴点ペア間距離の最大のものに決定することも可能である。そのときは、安全係数も現状に合わせて変更する。当然、その他の簡易計算方法をとることは可能である。
以上の第1の制限は、不要な特徴点ペアを選択することによって計算時間が増え、被探索画像上のパターン探索時間が不要に長くなることを防止できる効果を持つものである。
Here, the means for limiting the distance between the feature point pairs to be selected to be equal to or less than the first predetermined distance described in step S201 will be described. Hereinafter, this restriction is also referred to as a first restriction.
When searching for a pattern having the same or similar relationship to the original pattern, the feature points of the pattern that may have the same or similar relationship in the search target image when selecting the feature point pair of the pattern on the searched image The distance between the pairs is at most within the distance on the searched image corresponding to the distance between the two points that are farthest apart on the contour of the original pattern (for convenience, this is also referred to as the maximum diameter of the original pattern). Therefore, as the distance between the first feature point Oj1 and the second feature point Oj2, the distance on the searched image corresponding to the maximum diameter of the original pattern is adopted as an example of the first predetermined distance. Choose to be within distance.
The calculation of the distance on the searched image corresponding to the maximum diameter of the original pattern is obtained as follows.
When the scale relationship between “search target image” and “original image” is clear in advance, the maximum diameter of the original pattern is multiplied by this scale relationship. The maximum diameter of the original pattern is actually determined by visually deciding two points on the contour of the original pattern that are close to the maximum diameter, measuring the distance, and applying a safety factor that does not fall below the true maximum diameter. It is also possible to take a method of using the maximum diameter by considering the original pattern. Further, regarding the determination of two points on the original pattern contour close to the maximum diameter, it is also possible to determine the maximum distance between the feature point pairs of the original pattern. In that case, the safety factor is also changed according to the current situation. Of course, other simple calculation methods can be used.
The first limitation described above has an effect that the calculation time increases by selecting an unnecessary feature point pair, and the pattern search time on the searched image can be prevented from becoming unnecessarily long.

ここで、ステップS203で述べた、局部座標計算対象となる特徴点の範囲を局部座標系の所定位置から第2の所定の関係にある距離以下の範囲に制限する手段について述べる。この制限を、以降、第2の制限ともいう。
被探索画像上のパターンの各特徴点ペア(各パターン基底ペア)を正規化して局部座標系に配置し、パターン基底ペア以外の特徴点についてパターン基底ペアの正規化に対応する正規化を行い、これらの局部座標を計算して正規化したパターンを局部座標系上に展開するときに、不要に遠くの特徴点まで計算することがないように制限を加えるものである。
その手段は、計算されるべき特徴点は全て、いくら遠くても、パターン基底ペアをベクトル表示したパターン基底ベクトルから原パターン見做し最大径以内にあることを利用するものであり、パターン基底ベクトルから特徴点までの距離を計算し、その距離が原パターン最大径に相当する被探索画像上の距離以下の場合にのみ、特徴点の局部座標計算を行うものである。
この場合、現実的には、パターン基底ベクトル上の全ての点から特徴点までの距離の計算を厳密にやることは時間を要することでもあり、本発明の目的の高速化を妨げる方向に働きかねない。そのため、簡略方式の一つとして、第1の制限によって被探索画像上のパターンの特徴点ペア間距離の最大値を原パターン最大径相当の被探索画像上の距離以内に制限していることを鑑み、パターン基底ベクトルの中点(局部座標の原点に対応)から各特徴点までの距離が、原パターン最大径相当の被探索画像上の距離に第1の制限のところで述べた考え方の安全係数を乗じた距離からパターン基底ベクトルの長さの2分の1を差し引いた距離を第2の所定の関係にある距離の1例として、第2の所定の関係にある距離以内にある特徴点だけについて局部座標計算を行うようにするものである。
上記距離の計算において、パターン基底ベクトルの中点から各特徴点までの距離を計算しているが、必ずしもパターン基底ベクトルの中心からの距離である必要はなく、所定の方法で選択されパターン基底ベクトルの位置を代表する他の点(所定位置)からの距離であってもよい。この所定位置によって第2の所定の関係にある距離は、上記の所定位置がパターン基底ベクトルの中点であるときの考え方にならって適正に変えられることは当然である。また当然、その他の簡易計算方法は容易に考えられるものであり、どのようなものも使用することは可能である。
Here, the means for limiting the range of the feature points to be subjected to local coordinate calculation described in step S203 to a range equal to or less than a distance having a second predetermined relationship from a predetermined position in the local coordinate system will be described. Hereinafter, this restriction is also referred to as a second restriction.
Normalize each feature point pair (each pattern base pair) of the pattern on the searched image and place it in the local coordinate system, perform normalization corresponding to normalization of the pattern base pair for feature points other than the pattern base pair, When a pattern normalized by calculating these local coordinates is developed on the local coordinate system, a restriction is added so that unnecessary feature points are not calculated unnecessarily.
The means uses the fact that all the feature points to be calculated are within the maximum diameter from the pattern basis vector that represents the pattern basis pair as a vector, no matter how far away, and the pattern basis vector is within the maximum diameter. The distance from the feature point to the feature point is calculated, and local coordinates of the feature point are calculated only when the distance is equal to or smaller than the distance on the searched image corresponding to the maximum diameter of the original pattern.
In this case, in reality, strictly calculating the distances from all the points on the pattern basis vector to the feature points is time consuming, and may hinder the speeding up of the object of the present invention. Absent. Therefore, as one of the simplified methods, the first restriction restricts the maximum distance between feature point pairs of the pattern on the searched image within the distance on the searched image corresponding to the maximum diameter of the original pattern. In view of this, the distance from the midpoint of the pattern basis vector (corresponding to the origin of the local coordinates) to each feature point is the distance on the searched image corresponding to the maximum diameter of the original pattern. As an example of the distance having the second predetermined relationship, the distance obtained by subtracting one half of the length of the pattern basis vector from the distance multiplied by only the feature points within the distance having the second predetermined relationship Is to perform local coordinate calculation.
In the above calculation of the distance, the distance from the midpoint of the pattern basis vector to each feature point is calculated, but it is not necessarily the distance from the center of the pattern basis vector, and is selected by a predetermined method. It may be a distance from another point (predetermined position) representing the position of. It is natural that the distance having the second predetermined relationship depending on the predetermined position can be appropriately changed according to the concept when the predetermined position is the midpoint of the pattern basis vector. Naturally, other simple calculation methods are easily conceivable, and any method can be used.

S101において、各第1の特徴点Pi1における輪郭の法線を求め、該法線が輪郭と交差するPi1以外の点を第2の特徴点Pi2として抽出する方式を述べたが、必ずしもその方式に限定する必要はなく、上記法線に対し所定の角度をなす直線を特徴点設定線として求め、これと輪郭の第2の交点を第2の特徴点Pi2とする方式でもかまわない。一般的に、法線の方向は輪郭を求めるときに濃度分布から一義的に決められるものであり、そのように決められた法線の方向に対して所定の角度を持った直線の方向も一義的に決められることから、原パターンおよび被探索画像上のパターン双方において共通の所定の方式で特徴点ペア(Pi1、Pi2)を設定できるからである。   In S101, a method has been described in which a normal of the contour at each first feature point Pi1 is obtained, and a point other than Pi1 where the normal intersects the contour is extracted as the second feature point Pi2. There is no limitation, and a method may be used in which a straight line having a predetermined angle with respect to the normal is obtained as a feature point setting line, and the second intersection point of this and the contour is used as the second feature point Pi2. In general, the direction of the normal is uniquely determined from the concentration distribution when the contour is obtained, and the direction of a straight line having a predetermined angle with respect to the direction of the normal thus determined is also unique. This is because the feature point pair (Pi1, Pi2) can be set by a predetermined method common to both the original pattern and the pattern on the searched image.

ステップS103あるいはステップS203において、局部座標系にパターンを展開するときにパターンの輪郭上の複数の特徴点ペアを構成する特徴点の局部座標を計算するとしているが、これに限る必要はなく、特徴点ペアを構成する特徴点と所定の方法によって輪郭上で選択されたその他の点の組合せか、あるいは輪郭上で選択された特徴点ペアを構成する特徴点以外の点のいずれかの複数の点群について局部座標を計算することもできる。
上記「特徴点ペアを構成する特徴点とその他の輪郭上で選択された点の組合せ」の点群について局部座標を計算する場合のひとつの方法として、予め特徴点を細かく設定しておき、特徴点ペアに使用する特徴点を所定の整数個とびに選び、パターンの展開は全ての特徴点群について計算する方法がある。また、2つの特徴点の間で一方の特徴点から所定の距離にある輪郭上の点をその他の点として選んでいく方法もある。
In step S103 or step S203, the local coordinates of feature points constituting a plurality of feature point pairs on the contour of the pattern are calculated when the pattern is developed in the local coordinate system. However, the present invention is not limited to this. A combination of feature points constituting a point pair and other points selected on the contour by a predetermined method, or a plurality of points other than the feature points constituting the feature point pair selected on the contour Local coordinates can also be calculated for the group.
As one method for calculating local coordinates for the point group of the above “combination of feature points constituting a feature point pair and points selected on other contours”, feature points are set in advance and There is a method in which a predetermined integer number of feature points to be used for the point pair are selected and the pattern expansion is calculated for all the feature point groups. There is also a method of selecting a point on the contour at a predetermined distance from one feature point as another point between two feature points.

ステップS103あるいはステップS203において、局部座標系の原点を特徴点ペアベクトルの始点と終点の中点に置くとしてきたが、これに限定される必要はない。理論的には、原点は特徴点ペアベクトルと相対的に所定の関係にあればよく、正規化された単位ベクトルの始点が局部座標系(xy座標)の原点と一致し、終点がx軸上の1単位座標に一致するように局部座標系を定めることもできる。また、局部座標系のx軸についても特徴点ペアベクトルと一致させるとしてきたが、理論的には一致させる必要もなく、相互に所定の関係にあれば問題はない。ただ、本実施例の関係であれば、第2の制限にかかわる距離計算の簡略化等、諸々の計算が比較的容易になるメリットがある。 In step S103 or step S203, the origin of the local coordinate system is set at the midpoint of the start point and end point of the feature point pair vector, but the present invention is not limited to this. Theoretically, the origin only needs to have a predetermined relationship with the feature point pair vector, the start point of the normalized unit vector coincides with the origin of the local coordinate system (xy coordinates), and the end point is on the x axis. The local coordinate system can be determined so as to coincide with one unit coordinate. Also, the x-axis of the local coordinate system has been matched with the feature point pair vector, but theoretically it is not necessary to match and there is no problem if they are in a predetermined relationship with each other. However, the relationship of the present embodiment has an advantage that various calculations are relatively easy, such as simplification of the distance calculation related to the second restriction.

実施例1において、各第1の特徴点Pi1における輪郭の法線を求め、該法線が輪郭と交差するPi1以外の点を第2の特徴点Pi2として抽出する方式、あるいは第1の特徴点Pi1を通り上記法線に対し所定の角度をなす直線を特徴点設定線として求め、これと輪郭の第2の交点を第2の特徴点Pi2とする方式をとることを述べてきたが、必ずしもこれらの方式に限定する必要はなく、これらとは異なるいかなる方式で輪郭上に特徴点Pi1とPi2のペアを抽出しても差し支えない。ただ、その場合は、2つの特徴点の抽出の過程が短いほど処理時間および精度上好ましい。 In the first embodiment, a normal line of the contour at each first feature point Pi1 is obtained, and a point other than Pi1 at which the normal line intersects the contour is extracted as the second feature point Pi2, or the first feature point Although it has been described that a straight line that passes through Pi1 and forms a predetermined angle with respect to the normal line is obtained as a feature point setting line, and a second intersection point of this and the second contour point Pi2 is used as a second feature point Pi2. It is not necessary to limit to these methods, and a pair of feature points Pi1 and Pi2 may be extracted on the contour by any method different from these methods. However, in that case, the shorter the process of extracting the two feature points, the better in terms of processing time and accuracy.

また、実施例1では、ステップS207において最も正確度の高い対象ポーズを選び出す方式として、クラスタリング方法を選ぶと書いてきたが、必ずしもクラスタリング方法に限定する必要はない。その他の方法であってもよい。   In the first embodiment, it has been described that the clustering method is selected as the method for selecting the target pose with the highest accuracy in step S207, but it is not necessarily limited to the clustering method. Other methods may be used.

本実施例は、形状を表現するための特徴点の数が多い原パターンを含む画像(以降、原画像ともいう)を複数の小画像(以降、分割原画像ともいう)に分割し、任意に定めた原画像内の基準に対する各分割原画像境界枠の配置情報(位置、傾き、尺度情報であり、以降、境界枠配置情報ともいう)と各分割原画像境界枠に対する分割された原パターン(以降、分割原パターンともよぶ)の配置情報(位置、傾き、尺度情報であり、以降、分割原パターン配置情報ともいう)を登録し、被探索画像の中で各分割原パターンと同一かまたは相似の可能性の高いパターン(以降、分割パターンとも呼ぶ)を探索し、境界枠配置情報と分割原パターン配置情報とを使用して、探索された分割パターンに分割原パターンを重ねるようにして被探索画像に分割前の原パターン(あるいは、原画像)を重ねたときに、探索された分割パターン以外の分割パターンが被探索画像の中に原パターンと重なっていると見做せる状態で存在するかどうか検証することによって原パターンと同一かまたは相似のパターンを高速に探索する方法に関するもので、課題解決の第5の手段に関するものである。その内容を以下に示す。 In this embodiment, an image including an original pattern with a large number of feature points for expressing a shape (hereinafter also referred to as an original image) is divided into a plurality of small images (hereinafter also referred to as divided original images). Arrangement information of each divided original image boundary frame (position, inclination, scale information, hereinafter also referred to as boundary frame arrangement information) with respect to a reference in the defined original image and an original pattern divided for each divided original image boundary frame ( Hereinafter, arrangement information (position, inclination, scale information, hereinafter also referred to as divided original pattern arrangement information) is registered and is the same as or similar to each divided original pattern in the searched image. A pattern that has a high probability of occurrence (hereinafter, also referred to as a divided pattern) is searched, and the search is performed using the boundary frame arrangement information and the divided original pattern arrangement information so that the divided original pattern is superimposed on the searched divided pattern. On the image Verify whether or not a divided pattern other than the searched divided pattern exists in the searched image as if it overlapped with the original pattern when the original pattern (or original image) is overlaid. The present invention relates to a method for quickly searching for a pattern that is the same as or similar to the original pattern, and relates to a fifth means for solving the problem. The contents are shown below.

原パターンが複雑であったり大きかったりで、形状を表現するための特徴点の数が多い場合に、この様な原パターンに同一または相似のパターンを被探索画像の中から探索することは、時間がかかりすぎ、問題になることが多い。因みに計算量は、特徴点の数の3乗のオーダーとなる。
実施例2は、この問題を避けるための方法を実現した実施例であり、原画像を分割し、結果として計算に供される特徴点の数を減らすことによって高速に画像探索を行う方法に係るものである。図5(a)は、5個の文字列からなる原画像の例で、本実施例の方法が適用されるにふさわしい原パターンの1例である。図5(b)は、図5(a)の原画像を5個の文字に対応して5分割した例である。
以下実施例2につき、図4に示す本実施例の方法を示すフローチャートを参照しながら原パターンの登録と対象パターンの探索の方法について説明する。
<ステップS301>
原パターンを含む原画像を複数の分割原画像に分割する。
そして、各分割原画像境界枠の相互位置・角度・尺度の関係である境界枠配置情報と、各分割原画像境界枠と分割原パターンの相互配置位置・角度・尺度の関係である分割原パターン配置情報が記憶される。境界枠配置情報のあり方はいろいろ考えられるが、原画像の任意に決めた基準と各分割画像境界枠の関係を数値化しておくことが好ましい方法のひとつである。
<ステップS302>
分割原パターン各々に対し、「分割原パターン」を「原パターン」に置き換えて、前述の図1をベースにして前述した原パターンの登録方法を実行して各分割原パターンを登録し、図2をベースにして前述した被探索画像上のパターン探索方法を実行して各分割原パターンと同一または相似関係にあるパターンを被探索画像の中から1個以上(「1個以上」は、「検出できるパターンは全て」を意味する)探索する。
<ステップS303>
原画像の尺度を被探索画像の尺度と合わせて、探索されたパターンの内の新たに選択されたパターンに、当該パターンに対応する分割原パターンを重ね合わせるようにして原パターンあるいは原画像と被探索画像を重ねる。
探索されたパターンの内の新たに選択されたパターンに、当該パターンに対応する分割原パターンを重ね合わせる方法は、双方の正規化相関をとり重ね合わせる等の統計的な方法をとる。ただし、一般的には必ずしも統計的な方法に限定する必要はなく、その他の一般に知れている重ね合わせの方式が採れる。
<ステップS304>
つぎに、被探索画像に重ねられた分割原パターン以外の原パターン部分と被探索画像との比較を、一致している画素については得票を与え、一致していない画素に対しては票を与えない方式で、画素ごとに行い、所定の基準で比較の結果を数値化し、原パターンと一致するパターンがその重ね合わせの状態で被探索画像の中に存在するか否かを当該数値によって判断し、存在する場合はそのパターンを一致リストに記憶し、存在しない場合はそのまま、ステップS305に進む。
上記比較の方式は、ステップS303で重ね合わせた分割原パターン以外の原パターン部分の輪郭を挟んだ周辺の所定の幅に当該原パターンに対応するパターンが存在するか否かを探るために、その中心に対する所定の画素範囲の画素の状態を選択的に検査するためのソフト的なウインドウを用意し、このウインドウの中心を当該の分割原パターンの輪郭に沿って移動させながら被探索画像上のパターンの存在を調べ、存在すれば投票し、最終的に「投票数」対「調べた輪郭上の点の数」の比が所定の数値以上であれば当該原パターンに一致するパターンがあったと判断する方式であり、ウインドウの大きさを調整することによって対象パターン探索時の誤差、上記重ね合わせの誤差等を吸収できる。
比較の基準・方式はこの基準・方式に限る必要は必ずしもなく、他の方式をとってもかまわない。
<ステップS305>
分割原パターン各々に対して、ステップS302で探索された全てのパターンに対してステップS303およびステップS304が実行されているかどうか確認し、実行されていなければ、新たな探索されたパターンを選択してステップS303に移行する。実行されていれば、一致リストに記憶されている全てのパターンを分割前の原パターンに同一か相似である可能性が高いと判断し、この高速画像探索を終了する。
When the original pattern is complex or large and the number of feature points for expressing the shape is large, searching for a pattern that is the same or similar to the original pattern in the searched image is time-consuming. It takes too much and often becomes a problem. Incidentally, the calculation amount is on the order of the cube of the number of feature points.
Embodiment 2 is an embodiment that realizes a method for avoiding this problem, and relates to a method of performing image search at high speed by dividing an original image and reducing the number of feature points provided for calculation as a result. Is. FIG. 5A is an example of an original image composed of five character strings, and is an example of an original pattern suitable for applying the method of this embodiment. FIG. 5B is an example in which the original image in FIG. 5A is divided into five corresponding to five characters.
Hereinafter, a method of registering an original pattern and searching for a target pattern will be described with reference to a flowchart illustrating the method of the present embodiment shown in FIG.
<Step S301>
An original image including the original pattern is divided into a plurality of divided original images.
Then, boundary frame arrangement information that is the relationship between the mutual position, angle, and scale of each divided original image boundary frame, and the divided original pattern that is the relationship between the mutual arrangement position, angle, and scale of each divided original image boundary frame and the divided original pattern Arrangement information is stored. Although there are various ways of border frame arrangement information, it is one of preferable methods to digitize the relationship between an arbitrarily determined reference of the original image and each divided image border frame.
<Step S302>
For each divided original pattern, replace the “divided original pattern” with “original pattern”, execute the above-described original pattern registration method based on FIG. 1 to register each divided original pattern, and FIG. The pattern search method on the searched image described above is executed based on the image, and one or more patterns in the searched image that are the same or similar to each divided original pattern ("one or more" is "detected" Search for all possible patterns.
<Step S303>
The scale of the original image is matched with the scale of the searched image, and the divided original pattern corresponding to the pattern is superimposed on the newly selected pattern in the searched pattern so as to overlap the original pattern or the original image. Overlapping search images.
The method of superimposing the divided original pattern corresponding to the pattern on the newly selected pattern among the searched patterns is a statistical method such as superimposing the two normalized correlations. However, in general, the method is not necessarily limited to a statistical method, and other generally known superposition methods can be adopted.
<Step S304>
Next, a comparison is made between the original pattern part other than the divided original pattern superimposed on the search target image and the search target image, and a vote is given for the matching pixels, and a vote is given for the non-matching pixels. This method is performed for each pixel, and the comparison result is digitized according to a predetermined standard, and whether or not a pattern that matches the original pattern exists in the searched image in the superimposed state is determined by the numeric value. If it exists, the pattern is stored in the match list. If it does not exist, the process proceeds to step S305.
The above comparison method is performed in order to investigate whether or not a pattern corresponding to the original pattern exists in a predetermined width around the outline of the original pattern portion other than the divided original patterns superimposed in step S303. A software window for selectively inspecting the state of pixels in a predetermined pixel range with respect to the center is prepared, and the pattern on the searched image is moved while moving the center of the window along the outline of the divided original pattern. If there is a ratio of “the number of votes” to “the number of points on the examined contour” is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that there is a pattern that matches the original pattern. By adjusting the size of the window, it is possible to absorb errors in searching for the target pattern, errors in overlaying, and the like.
The comparison standard / system is not necessarily limited to this standard / system, and other systems may be used.
<Step S305>
For each divided original pattern, check whether step S303 and step S304 are executed for all patterns searched in step S302, and if not, select a new searched pattern The process proceeds to step S303. If it has been executed, it is determined that there is a high possibility that all patterns stored in the match list are the same as or similar to the original pattern before division, and this high-speed image search is terminated.

以上の二つの実施例各々単独でも、従来の技術より進んだ画像の高速探索性能が得られるが、二つの実施例を組合せることによって、更に進んだ高速探索性能が得られる。   Each of the above two embodiments alone can provide an image search performance that is more advanced than that of the prior art. However, by combining the two embodiments, a further advanced search performance can be obtained.

実施例1における登録プロセスの一例を示すフローチャートFlowchart showing an example of a registration process in the first embodiment 実施例1における探索プロセスの一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a search process in the first embodiment. 対象ポーズ計算の原パターンと被探索画像上のパターンの画面上の配置を示す例である。(a)は、特徴点ペア投票箱に対応する原パターンに対するものであり、(b)は、選択されている被探索画像上のパターンに対するものである。It is an example which shows arrangement | positioning on the screen of the original pattern of object pose calculation, and the pattern on a searched image. (A) is for the original pattern corresponding to the feature point pair ballot box, and (b) is for the pattern on the selected image to be searched. 実施例2の方法の1例を示すフローチャートFlowchart showing an example of the method of the second embodiment 原画像の分割がふさわしい原画像と分割後の原画像の1例を示す図である。(a)は、5個の文字列からなる原画像である。(b)は、原画像(a)を5個の文字に対応して5分割した例である。It is a figure which shows an example of the original image suitable for the division | segmentation of an original image, and the original image after a division | segmentation. (A) is an original image composed of five character strings. (B) is an example in which the original image (a) is divided into five corresponding to five characters.

符号の説明Explanation of symbols

P1 特徴点ペア投票箱に対応する原パターン基底ベクトルの始点
P2 特徴点ペア投票箱に対応する原パターン基底ベクトルの終点
Pr 原パターンの基準点
O1 選択されている被探索画像上のパターン基底ベクトルの始点
O2 選択されている被探索画像上のパターン基底ベクトルの終点
Or 被探索画像上のパターンの基準点
s 原画像に対する被探索画像の尺度
θ 原パターンに対する被探索画像上のパターンの相対的角度
tx 原パターンの基準点に対応する被探索画像上のパターンの基準点の相対的位置(x方向)
ty 原パターンの基準点に対応する被探索画像上のパターンの基準点の相対的位置(y方向)
P1 The starting point of the original pattern basis vector corresponding to the feature point pair voting box P2 The end point of the original pattern basis vector corresponding to the feature point pair voting box Pr The reference point of the original pattern O1 The pattern basis vector on the selected image to be searched Start point O2 End point of the pattern basis vector on the selected searched image Or Reference point of the pattern on the searched image s Scale of the searched image with respect to the original image θ Relative angle of the pattern on the searched image with respect to the original pattern tx Relative position (x direction) of the reference point of the pattern on the searched image corresponding to the reference point of the original pattern
ty Relative position (y direction) of the reference point of the pattern on the searched image corresponding to the reference point of the original pattern

Claims (10)

原パターンの輪郭上に、予め決められた固定の間隔かまたは所定の関数に従って該輪郭の態様に応じて変動するように決められる所定の間隔で複数の第1特徴点を設定し、然る後に、1個の第1特徴点を通り該第1特徴点における前記輪郭の法線の方向に対し所定の角度を持つ直線(以降、特徴点設定線ともいう)が前記輪郭と交差する1個以上の第2の点を第2特徴点として設定し、前記第1特徴点と前記第2特徴点の各々とを特徴点ペアとして設定する手順を前記第1特徴点の各々に対して実行することによって第1特徴点と第2特徴点からなる特徴点ペア(以下、原パターン基底ペアともいう)を複数組設定する原パターン特徴点・ペア設定ステップと
前記原パターン基底ペアの第1特徴点を始点とし第2特徴点を終点とするベクトル(以降、原パターン基底ベクトルともいう)を正規化し、正規化された前記原パターン基底ベクトルと所定の関係を保って配置される原パターン局部座標系上に前記原パターンの形状を代表する点群を前記原パターン基底ベクトルとの相対的な位置関係を保って原パターン局部座標点群として正規化して展開し、該原パターン局部座標点群を基準座標系上に座標変換して原パターン基準座標点群とし、前記基準座標系の所定領域を小領域に分割し、分割された各々の前記小領域に対応する情報セルからなるハッシュテーブル上の、前記原パターン基準座標点群のどれかが存在する小領域に対応する前記情報セルに前記原パターン基底ペアの識別情報を書き込む手順を、必要な複数組の前記原パターン基底ペアに対して実行する原パターン特徴登録ステップとから
原パターンを登録する原パターン登録プロセスと、
被探索画像上のパターンの輪郭上に、予め決められた固定の間隔かまたは所定の関数に従って該輪郭の態様に応じて変動するように決められる所定の間隔で複数の第1特徴点を設定し、然る後に、1個の第1特徴点を通り該第1特徴点における前記輪郭の法線の方向に対し所定の角度を持つ直線(以降、特徴点設定線ともいう)が前記輪郭と交差する1個以上の第2の点を第2特徴点として設定し、前記第1特徴点と前記第2特徴点の各々とを特徴点ペアとして設定する手順を前記第1特徴点の各々に対して実行することによって第1特徴点と第2特徴点からなる特徴点ペア(以降、パターン基底ペアともいう)を設定するパターン特徴点・ペア設定ステップと
前記パターン基底ペアの第1特徴点を始点とし第2特徴点を終点とするベクトル(以降、パターン基底ベクトルともいう)を正規化し、正規化された前記パターン基底ベクトルに対して、前記登録プロセスにおける前記原パターン基底ベクトルと前記原パターン局部座標系との関係と同一の前記所定の関係を保って配置されるパターン局部座標系上に前記パターンの形状を代表する点群を前記パターン基底ベクトルとの相対的な位置関係を保ってパターン局部座標点群として正規化して展開し、該パターン局部座標点群を前記基準座標系上に座標変換してパターン基準座標点群とし、前記小領域に前記パターン基準座標点群のどれかが存在する場合に当該小領域が対応する前記ハッシュテーブルの情報セルに記述されている前記原パターン基底ペアの識別情報の各々に対応して設けられた投票箱(以下、基底ペア投票箱ともいう)に投票することを全ての前記小領域の各々について実施し、その結果、最も高い得票数且つ所定の閾値より高い得票数を獲得した投票箱に対応する原パターン基底ペアとそのときのパターン基底ペアとの相似・姿勢・位置関係を表す諸元である対象ポーズの計算を行う一連の手順を、必要な複数組の前記パターン基底ペアに対して実行することによって複数の対象ポーズを得る第1探索ステップと
得られた複数の対象ポーズの分布から最も正確らしい対象ポーズを所定の方法で1個以上選定し、選定された対象ポーズの計算対象となっているパターン基底ペアを基底ベクトルとして前記基準座標系上に展開されているパターンを前記原パターンと同一かまたは相似の可能性が高いパターンとして選び出す第2探索ステップとから
前記原パターンと同一かまたは相似の可能性の高い1個以上の被探索画像上のパターンを選び出すパターン探索プロセスとを
経ることにより被探索画像上のパターンを探索することを特徴とする高速画像探索方法。
A plurality of first feature points are set on the contour of the original pattern at a predetermined fixed interval or at a predetermined interval determined so as to vary according to the form of the contour according to a predetermined function, and thereafter One or more straight lines that pass through one first feature point and have a predetermined angle with respect to the direction of the normal of the outline at the first feature point (hereinafter also referred to as feature point setting line) intersect the outline The second feature point is set as a second feature point, and the procedure for setting the first feature point and each of the second feature points as a feature point pair is executed for each of the first feature points. the first feature points and feature point pair consisting of the second feature point of the first feature points (hereinafter, the original pattern base pairs referred to as) a plurality of sets setting to the original pattern feature point pair setting step and the original pattern base pairs Vector with start point and second feature point as end point (Hereinafter, also referred to as an original pattern basis vector), and a point group representing the shape of the original pattern on an original pattern local coordinate system arranged in a predetermined relationship with the normalized original pattern basis vector. The original pattern local coordinate point group is normalized and expanded as the original pattern local coordinate point group while maintaining the relative positional relationship with the original pattern base vector, and the original pattern local coordinate point group is subjected to coordinate conversion on the reference coordinate system. A predetermined area of the reference coordinate system is divided into small areas, and any of the original pattern reference coordinate points on the hash table including information cells corresponding to the divided small areas exists. Original pattern feature for executing a procedure for writing the identification information of the original pattern base pair in the information cell corresponding to a small region for a plurality of necessary sets of the original pattern base pairs And the original pattern registration process of registering the original pattern from the recording step,
A plurality of first feature points are set on the contour of the pattern on the image to be searched at a predetermined fixed interval or at a predetermined interval determined so as to vary according to the form of the contour according to a predetermined function. Thereafter, a straight line (hereinafter also referred to as a feature point setting line) passing through one first feature point and having a predetermined angle with respect to the direction of the normal line of the contour at the first feature point intersects the contour. One or more second points to be set as second feature points, and a procedure for setting each of the first feature points and each of the second feature points as a feature point pair is set for each of the first feature points. And a pattern feature point / pair setting step for setting a feature point pair (hereinafter also referred to as a pattern base pair) composed of the first feature point and the second feature point, and the first feature point of the pattern base pair as a starting point. And a vector with the second feature point as the end point (Hereinafter also referred to as a pattern basis vector), and the predetermined relationship that is the same as the relationship between the original pattern basis vector and the original pattern local coordinate system in the registration process with respect to the normalized pattern basis vector And a point group representing the shape of the pattern on the pattern local coordinate system arranged while maintaining the pattern is normalized and expanded as a pattern local coordinate point group while maintaining the relative positional relationship with the pattern base vector, and the pattern The local coordinate point group is coordinate-converted on the reference coordinate system to be a pattern reference coordinate point group, and when any of the pattern reference coordinate point groups exists in the small area, the small area corresponds to the hash table corresponding to the small area. A ballot box (hereinafter referred to as a base pair ballot box) provided corresponding to each identification information of the original pattern base pair described in the information cell. The original pattern base pair corresponding to the voting box that has obtained the highest number of votes and the number of votes higher than a predetermined threshold and the pattern at that time. First, a plurality of target poses are obtained by executing a series of procedures for calculating target poses, which are specifications representing similarity, posture, and positional relationship with the base pairs, on a plurality of necessary pattern base pairs. One or more most likely target poses are selected by a predetermined method from the distribution of the plurality of target poses obtained in one search step, and the pattern basis pair that is the target of calculation of the selected target poses is used as a basis vector. A second search step of selecting a pattern developed on a reference coordinate system as a pattern having the same or high possibility of similarity to the original pattern. A high-speed image search method, wherein a pattern on a search image is searched by going through a pattern search process for selecting a pattern on one or more search images that are likely to be the same as or similar to a pattern.
前記間隔が隣り合う第1特徴点の間の直線距離または前記輪郭に沿った距離であることを特徴とする請求項1に記載の高速画像探索方法。The high-speed image search method according to claim 1, wherein the interval is a linear distance between adjacent first feature points or a distance along the contour. 前記パターン特徴点・ペア設定ステップにおいて、前記パターン基底ペアの第1特徴点と第2特徴点との距離が第1の所定の距離以内の条件を満足するように前記パターン基底ペアを設定することを特徴とする請求項1または2に記載の高速画像探索方法。   In the pattern feature point / pair setting step, the pattern base pair is set so that a distance between the first feature point and the second feature point of the pattern base pair satisfies a condition within a first predetermined distance. The high-speed image search method according to claim 1 or 2. 前記第1の所定の距離が、前記原パターンの最大直径に相当する距離であることを特徴とする請求項3に記載の高速画像探索方法。   The high-speed image search method according to claim 3, wherein the first predetermined distance is a distance corresponding to a maximum diameter of the original pattern. 前記第1探索ステップにおいて、前記パターン局部座標点群を展開する方法が、前記パターン基底ペアと前記パターン局部座標点群の各々に対応する前記被探索画像上の点との距離が第2の所定の距離以内となる条件を満足する特徴点に対して前記パターン局部座標系上での座標計算を行って前記パターン局部座標点群を展開することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の高速画像探索方法。   In the first search step, the method of expanding the pattern local coordinate point group is such that a distance between the pattern base pair and a point on the searched image corresponding to each of the pattern local coordinate point groups is a second predetermined value. 5. The pattern local coordinate point group is developed by performing coordinate calculation on the pattern local coordinate system for a feature point satisfying a condition within a distance of 5. The high-speed image search method described. 前記第1探索ステップにおいて、前記パターン局部座標点群を展開する方法が、前記パターン基底ペアを代表する所定位置と前記パターン局部座標点群の各々に対応する前記被探索画像上の点との距離が第2の所定の距離以内となる条件を満足する特徴点に対して前記パターン局部座標系上での座標計算を行って前記パターン局部座標点群を展開することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の高速画像探索方法。   In the first search step, a method of developing the pattern local coordinate point group is a distance between a predetermined position representing the pattern base pair and a point on the searched image corresponding to each of the pattern local coordinate point groups. 2. The pattern local coordinate point group is developed by performing coordinate calculation on the pattern local coordinate system for a feature point satisfying a condition that is within a second predetermined distance. 6. The high-speed image search method according to any one of 5 above. 前記第2の所定の距離が、前記原パターンの最大直径に相当する距離に前記パターン基底ペアの長さを考慮した距離であることを特徴とする請求項5または6に記載の高速画像探索方法。   7. The high-speed image search method according to claim 5, wherein the second predetermined distance is a distance in consideration of a length of the pattern base pair with a distance corresponding to a maximum diameter of the original pattern. . 前記第2探索ステップにおいて、前記所定の方法が、得られた前記対象ポーズの各々を基準対象ポーズとして、基準対象ポーズごとに当該基準対象ポーズとその他の対象ポーズとのポーズ間距離を求め、然る後に、基準対象ポーズごとに、当該基準対象ポーズとの違いが所定の範囲内にある全ての他の対象ポーズの各々とのポーズ間距離に対して、ポーズ間距離に依存し且つポーズ間距離の増加に対し減少する関係にある所定の関数の値を計算し、各計算結果の加算値を当該基準対象ポーズのスコアとして、該スコアが所定の数値以上であった当該基準対象ポーズを対象ポーズの小集合(以降、クラスタともいう)の核として認定する手順を全ての基準対象ポーズに対して実行し、該認定された基準対象ポーズの中で前記スコアが最も高い基準対象ポーズを最も正確らしい対象ポーズとして選定する方法であることを特徴とする請求項1乃至7に記載の高速画像探索方法。   In the second search step, the predetermined method uses each of the obtained target poses as a reference target pose, obtains a pose distance between the reference target pose and another target pose for each reference target pose, For each reference target pose, the distance between poses depends on the distance between poses and the distance between poses with respect to each other target pose whose difference from the reference target pose is within a predetermined range. The value of a predetermined function having a decreasing relationship with respect to the increase in the number is calculated, and the added value of each calculation result is used as the score of the reference target pose. A procedure for recognizing as a core of a small set (hereinafter also referred to as a cluster) of all the reference target poses is performed, and the base having the highest score among the determined reference target poses is executed. High-speed image search method according to claim 1 to 7, characterized in that a method of selecting a subject poses as the most accurate likely target pose. 前記所定の範囲内が、
前記基準対象ポーズを(txo、tyo、θo、so)
前記他の対象ポーズを(tx、ty、θ、s)
としたとき、
(tx−txo)の絶対値が(所定最大許容範囲txmax)未満
(ty−tyo)の絶対値が(所定最大許容範囲tymax)未満
(θ−θo)の絶対値が(所定最大許容範囲θmax)未満
(s−so)の絶対値が(所定最大許容範囲somax)未満
を満たす(tx、ty、θ、s)の範囲であることを特徴とする請求項8に記載の高速画像探索方法。
Within the predetermined range,
The reference target pose is (txo, tyo, θo, so)
The other target pose is (tx, ty, θ, s)
When
The absolute value of (tx-txo) is less than (predetermined maximum allowable range txmax) (ty-tyo) is less than (predetermined maximum allowable range tymax) (θ-θo) is (predetermined maximum allowable range θmax) 9. The high-speed image search method according to claim 8, wherein an absolute value of less than (s-so) is in a range of (tx, ty, θ, s) satisfying less than (predetermined maximum allowable range somax).
前記所定の関数が、
前記基準対象ポーズを(txo、tyo、θo、so)
前記他の対象ポーズを(tx、ty、θ、s)
該基準対象ポーズと該他の対象ポーズのポーズ間距離を
d((tx、ty、θ、s),(txo、tyo、θo、so))
としたとき、
1/{0.5+d((tx、ty、θ、s),(txo、tyo、θo、so))}
であることを特徴とする請求項8に記載の高速画像探索方法。


The predetermined function is
The reference target pose is (txo, tyo, θo, so)
The other target pose is (tx, ty, θ, s)
The distance between the reference target pose and the other target pose is defined as d ((tx, ty, θ, s), (txo, tyo, θo, so)).
When
1 / {0.5 + d ((tx, ty, θ, s), (txo, tyo, θo, so))}
The high-speed image search method according to claim 8, wherein:


JP2006051801A 2005-03-29 2006-02-28 Fast image search method Active JP3884468B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006051801A JP3884468B2 (en) 2005-03-29 2006-02-28 Fast image search method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005094692 2005-03-29
JP2006051801A JP3884468B2 (en) 2005-03-29 2006-02-28 Fast image search method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006309718A JP2006309718A (en) 2006-11-09
JP3884468B2 true JP3884468B2 (en) 2007-02-21

Family

ID=37476485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006051801A Active JP3884468B2 (en) 2005-03-29 2006-02-28 Fast image search method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3884468B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5487970B2 (en) 2007-11-08 2014-05-14 日本電気株式会社 Feature point arrangement collation apparatus, image collation apparatus, method and program thereof
JP5438574B2 (en) * 2009-08-26 2014-03-12 Juki株式会社 Image search method
AT509398A1 (en) * 2009-12-23 2011-08-15 Alicona Imaging Gmbh METHOD AND DEVICE FOR IDENTIFYING A WATER
JP5601868B2 (en) * 2010-01-07 2014-10-08 三菱電機株式会社 Image change sorting device
JP6586852B2 (en) * 2015-10-15 2019-10-09 サクサ株式会社 Image processing device
JP6717887B2 (en) * 2018-07-12 2020-07-08 ファナック株式会社 Distance measuring device having distance correction function

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006309718A (en) 2006-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6000455B2 (en) Form recognition method and form recognition apparatus
US10445555B2 (en) Systems and methods for ridge-based fingerprint analysis
JP3884468B2 (en) Fast image search method
JP3725998B2 (en) Fingerprint verification device and verification method
US20140047367A1 (en) Image processing apparatus, image processing method, and program
JP4877392B2 (en) Feature attribute calculation device, feature quantity extraction device, pattern matching device, method and program
WO2008010488A1 (en) Image processing device and image processing method
EP1933270B1 (en) Image search method and device
US7928978B2 (en) Method for generating multi-resolution three-dimensional model
CN104809446A (en) Palm direction correction-based method for quickly extracting region of interest in palmprint
CN107545223B (en) Image recognition method and electronic equipment
JP2009087087A (en) License plate information processor and license plate information processing method
JP3884462B2 (en) Fast image search method
JP7251670B2 (en) Feature quantity generation device, system, feature quantity generation method and program
JP6037134B2 (en) Feature point association system, feature point association method, and program
JPH07220090A (en) Object recognition method
JP2003141567A (en) Three-dimensional city model generating device and method of generating three-dimensional city model
JP4775957B2 (en) Face detection device
Croitoru et al. Monocular right-angle building hypothesis generation in regularized urban areas by pose clustering
JP3460824B2 (en) Shape recognition method and device
CN115731458A (en) Processing method and device for remote sensing image and electronic equipment
JP4648084B2 (en) Symbol recognition method and apparatus
JP2007102422A (en) Pattern matching device
CN102938156A (en) Planar note configuration method based on integral images
JP2000322514A (en) Pattern extraction device and character segmentation device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060328

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060331

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20060405

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20060613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060801

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3884468

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250