JP4406974B2

JP4406974B2 - 画像検出装置、画像検出方法および記録媒体

Info

Publication number: JP4406974B2
Application number: JP28437699A
Authority: JP
Inventors: 幸宏西田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2019-10-05
Also published as: JP2001109892A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナやファクシミリもしくはデジタル複写機など、画像情報を取り込みデジタル画像を扱う画像入出力技術に関するものであり、特定原稿を自動的に検出することにより、原稿種類の特定による機器制御などを行うための画像検出装置、画像検出方法および記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特定の原稿を検出する装置において、予め指定した特定画像を検出する場合、各画像に存在する複雑な図形を認識したり、文字画像を切出した後にＯＣＲ（光学的文字認識）を行うなど、複雑な処理が必要であり、特定原稿の検出を終了するまでに多くの時間がかかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ようなの処理は複雑な処理が必要であり、特定原稿の検出を終了するまでに多くの時間がかかるため、高速に検出を行う必要がある場合には、高速な動作が可能なハードウェアが必要となるといった問題がある。
【０００４】
本発明は、効率的に特定画像を検出でき、簡単なハードウェアやソフトウェアであっても高速に特定画像を検出できる画像検出装置、画像検出方法および記録媒体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の画像検出装置は、画像信号を入力する入力手段と、入力画像中から特異点を検出する検出手段と、検出した特異点の情報を記憶する記憶手段と、特異点の相対位置を調べ特定画像の位置関係であるかを判定する判定手段とを有する画像検出装置とした。
【０００６】
この発明によれば、効率的に特定画像を検出でき、簡単なハードウェアやソフトウェアであっても高速に特定画像を検出できる画像検出装置、画像検出方法および記録媒体を提供することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、画像信号を入力する入力手段と、この入力手段から入力された画像信号中から特異点を検出する検出手段と、この検出手段が検出した特異点の位置座標を、複数の画素を一単位とするブロック毎に記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されている一つの特異点を第一の特定特異点として選択し、この選択された第一の特定特異点の位置座標に基づいて第二の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第二の特定特異点に相当するか否かの探索を行う判定手段を具備することを特徴とする画像検出装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記判定手段は、前記第二の特定特異点を検出した後には、前記第一の特定特異点及び前記第二の特定特異点の位置座標に基づいて第三の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第三の特定特異点に相当するか否かの探索を行うことを特徴とする請求項１記載の画像検出装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、画像信号を入力する入力手段と、この入力手段から入力された画像信号中から特異点を検出する検出手段と、この検出手段が検出した特異点の位置座標を、複数の画素を一単位とするブロック毎に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された特異点の位置座標を用いて特定特異点を判定する判定手段とを具備する画像検出装置において、前記記憶手段に記憶されている一つの特異点を第一の特定特異点として選択し、この選択された第一の特定特異点の位置座標に基づいて第二の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第二の特定特異点に相当するか否かの探索を行うことを特徴とする画像検出方法である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記第二の特定特異点を検出した後には、前記第一の特定特異点及び前記第二の特定特異点の位置座標に基づいて第三の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第三の特定特異点に相当するか否かの探索を行うことを特徴とする請求項３記載の画像検出方法である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３及び請求項４記載の方法を実行するためのプログラムを保存した記録媒体である。
【００２４】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態における画像検出装置の構成図、図２は同画像検出装置の動作説明のフローチャート、図３は同画像検出装置の動作説明のフローチャート、図４は同入力画像の例図、図５は同入力画像の例図、図６は同特異点検出の説明図、図７は同特異点モデルパターンの説明図、図８は同ブロックの説明図、図９は同記憶手段の説明図、図１０は同記憶手段のデータの説明図、図１１は同判定手段の動作の説明図、図１２は同判定手段の動作の説明図、図１３は同判定手段の動作の説明図、図１４は同判定手段の動作の説明図、図１５は同特異点の説明図、図１６は同別の構成の説明図である。
【００２５】
図１において、１は画像検出装置、２は画像信号を入力する画像入力手段、３は画像を記憶する画像メモリ、４は画像メモリ３内の画像から特異点を検出する検出手段、５は特異点の検出結果を記憶する記憶手段、６は前記記憶手段５に記憶された特異点の配置が特定画像の位置関係であるかを判定する判定手段である。
【００２６】
次に画像検出装置の各部分の動作について説明する。画像入力手段２は外部に接続しているスキャナから画像データを読取り、一旦画像メモリ３に蓄積する。このときの画像は、本来カラーの多値画像であるが、本発明の説明を簡単にするために、白黒の２値画像とする。
【００２７】
蓄積が終了すると、検出手段４が画像中の特定点を検出するために動作を開始する。この特異点については後述する。以下の動作については図２乃至図３のフローチャートも参照しながら説明を行なう。
【００２８】
まず検出手段４は注目エリアを規定する５×５画素の探索ウインドウを初期設定として読取り画像の左上に置き（ステップ２０１）、探索ウインドウ内のデータが特異点の特徴をなしているか調査する（ステップ２０２）。特異点の調査方法については後述する。特異点であると判定した位置座標を後述するブロック単位に区切って記憶手段５に記憶する（ステップ２０３、２０４）。このときの座標をＣｎ（ｉ）＝（Ｘｎｉ、Ｙｎｉ）で表す。但し、ブロックの番号をｎ、ブロック内で検出された順にｉ＝０、１、２・・・とする。特異点が検出されない場合は、逐次ウィンドウの位置を移動し（ステップ２０５）、上記動作を繰り返し行い（ステップ２０１〜２０５）、画像データ終了まで実行する（ステップ２０６）。
【００２９】
検出手段４の動作が完了すると、続いて判定手段６が動作を開始する。判定手段６は記憶手段５に記憶した座標データをブロック単位で見ていく。まず最初にの注目のするブロックＢｎ（以降、注目ブロックＢｎと呼ぶ）をｎ＝０として画像左上のブロックに設定する（ステップ３０１）。特異点検出があれば、続いて特定特異点Ｐ（ｔ）をｔ＝０に初期化する（ステップ３０２、３０３）。ここで、特定特異点Ｐ（ｔ）とは、特定原稿中から予め見つけた特異点のそれぞれに番号ｔ（ｔ＝０、１、２、・・・、（Ｔ−１））を付しておいたものに相当し、複数の特定特異点の組合せ配置により特定原稿を規定しようとするものである。その詳細については後述する。
【００３０】
次に、注目ブロックＢｎに対して保存されている位置座標Ｃｎ（ｉ）を順に取りだし、これを特定特異点Ｐ（ｔ）とみなしたとき、次の特定特異点Ｐ（ｔ＋１）の位置座標を推定し（ステップ３０４）、当該特定特異点Ｐ（ｔ＋１）が存在する可能性のある１つ以上のブロックを候補ブロックＢｍとして設定する（ステップ３０５）。
【００３１】
続いて、候補ブロックＢｍ内に対して保存されている位置座標Ｃｍ（ｉ）（ｉ＝０、１、２、・・・）を順に取りだし、特定特異点Ｐ（ｔ＋１）の座標に一致または近い位置座標Ｃｍ（ｉ）を探索する（ステップ３０６）。特定特異点Ｐ（ｔ＋１）の座標に一致または近い位置座標Ｃｍ（ｉ）が見つかった場合（ステップ３０７）、Ｐ（ｔ）がｔ＜（Ｔ−１）であれば（ステップ３０８）、ｔを（ｔ＋１）におきかえることにより次に探索すべき特定特異点設定し（ステップ３０９）、上記ステップ３０４以降の処理を繰り返す。最後の特定特異点Ｐ（Ｔ−１）までの処理が終わると（ステップ３０８）、検索結果を出力し特定画像が有ったことを出力（通知）し検索を終了する。
【００３２】
判定候補ブロック内で特定特異点Ｐ（ｔ＋１）の座標に一致する位置座標が見つから無かった場合、まだブロックＢｎが残っている場合は注目ブロックＢｎを次に進め、全てのブロックＢｎに対して処理が完了していれば、検索を終了する（ステップ３１１、３１２）。ここで、特異点について説明する。ここでいう特異点とは、周辺の画像とは著しく特徴が異なる点を意味する。
【００３３】
図４に示した画像（簡単のため白黒２値画像とする）では、多くの直線または曲線により構成されているが、交点が少ない画像であるため、当該交点を特異点として設定することができる。図４の例に対しては、図５の５０１及び５０２の破線矩形で示した９箇所の位置に存在する。この９個の特異点を持った画像が特定画像であるとすることも可能であるが、さらに対象を絞り、図４の右上部にある二重楕円と直交直線のマークをこの画像の特定画像とするためのキー画像であるとして、図５の５０１のような７点（破線矩形で示す）を特異点とすることができる。更に、このような特異点はその相対的な配置が特徴となる。これら特異点の中の１つを特異点Ｐ（０）として、他の点をＰ（１）、Ｐ（２）、・・・、Ｐ（６）と定め、Ｐ（０）を起点としたときの他の点Ｐ（ｔ）（ｔ＝１〜６）の位置（相対位置情報）を予め記憶しておく。入力画像から、これらの特異点を探索し、これら特異点の相対位置を調査することで、特定画像を検出可能とする。
【００３４】
上記特異点の検出方法について説明する。図６乃至図７は特異点の探索方法の説明図である。図６は入力画像にウィンドウを設定したときの様子を表した図である。６０１は画像を構成する最小単位の画素である。画像のＫ×Ｋ（ここではＫ＝５）の画素６０１に着目するウィンドウ６０２を設定し、画像の起点（画像右上）から順に１画素づつ移動させながら、このウィンドウ６０２中のパターンについて調査する。特定のパターンが存在する場合に、このウィンドウ６０２の設定した位置を特異点として定める。図７は黒画素が１画素幅で十字状に並ぶときのモデルパターンの一部を示したもので、画像を様々な方向に向けた場合の十字画像の画素配置を示している。注目しているウインドウ内のデータが、これらのうち１つに相当する場合、十字状の点が存在するとして、このウィンドウの設定位置（ここではブロックの中心画素の位置）を特異点の座標として検出する。図６の例では、ウィンドウを６０３のように設定したとき、６０４の画素の位置座標が特異点の座標として検出される。
【００３５】
但し、実際の画像において、画像の読取り状況などにより検出されるべき特異点であっても図７に示したモデルパターンに完全に一致しない可能性もある。そのため、（数１）に示すような式により特異点らしさをスコア化し、スコアＳが一定以上ある場合に限り、特異点として見なす。但し、（数１）において、Ｓは０〜１００のスコア、Ｔはウィンドウ内でモデルパターンに一致した画素数、Ａはウィンドウ内の全画素数である。
【００３６】
【数１】

【００３７】
上記のようにして検出された特異点の情報は更に、ブロック単位に取りまとめられて保存する。図８はこのときのブロック概念図であり、直線によって区切られた８０１の一つの区画がブロックを表している。図９はブロック８０１毎に特異点座標を取りまとめるためのデータのフォーマットを示した図であり、１ブロック毎に検出された特異点の位置座標およびそのスコアＳが保存される。またこのとき、保存に際してスコアＳが大きい順にソートしながら保存される。
【００３８】
ここで、ブロック８０１の番号とは、画像をＮ画素×Ｎ画素のブロック８０１に区切ったとき、画像左上を起点として、０、１、２、・・・と順に付けたものである。検出された特異点をどのブロック８０１のデータとして保存するかは、検出された特異点の位置座標から（数２）により計算し求める。但し、（数２）においてＢ＿ＮＵＭはブロック番号、Ｐｘ，Ｐｙは検出された特異点のｘ、ｙ座標、ＩＭＧ＿Ｗ、ＩＭＧ＿Ｈ、ＢＬＯＣＫ＿ＳＩＺＥはそれぞれ入力画像の幅、ブロックサイズ（いずれも画素数）、ＢＮＵＭ＿Ｗは横方向ブロック数を表している。
【００３９】
【数２】

【００４０】
次に、判定手段６の動作について詳細に説明する。図１０はブロックと、記憶されたデータを表した概念図である。１００１のＢ０、Ｂ１、・・・がブロックを表し、また１００２の×印が検出手段により検出された特異点を示しており、各ブロック毎に検出された特異点をまとめている様子を示している。
【００４１】
図１１乃至図１４は、図１０の特異点から特定特異点を見つけ出す過程を説明する図である。まず、注目ブロックをＢ０から順に見ていき注目ブロック内部に検出された特異点が存在するかチェックする。注目ブロックを図１１の１１０１の太枠で囲ったブロックに設定した場合、１ブロック内に２つの特異点があるが、ブロック内に記憶されている順、すなわち特異点らしさを表すスコアの高い順に一つの特異点を選択し（図では左上方の特異点）、これをＰ（０）と仮定する。続いてＰ（１）に相当する特異点を探索するために、Ｐ（１）の属する可能性の有るブロックを候補ブロックＢｍとして設定する。すなわち、図１１のようにＰ（０）を中心とし、Ｐ（０）Ｐ（１）間の距離で円を描いたとき、円の通るブロックをＰ（１）が候補ブロックＢｍとして選択される（図１１の斜線ブロック）。ここでは、この選択されたいずれの候補ブロックにも特異点が無いため、Ｐ（１）は無いものとして、同注目ブロック内の別の特異点あるいは、次の注目ブロックへ処理を移す。
【００４２】
一方、注目ブロックが図１２の１２０１の太線で囲ったブロックに到達したとき、上記と同様に１２０２の候補ブロック（斜線ブロック）を設定する。これらの候補ブロックに保存されている特異点についてＰ（０）との距離がＰ（０）Ｐ（１）間の距離に近いかチェックする。ここでは、１２０３の太枠ブロックの特異点条件を満たす点として選択される。
【００４３】
続いて、上記で見つかった２つの特異点をそれぞれ特定特異点Ｐ（０）、Ｐ（１）と見なしたときの次の特定特異点Ｐ（２）の候補位置を計算し、そのブロック位置を求める。Ｐ（０），Ｐ（１）が逆である場合も考慮し、図１３の１３０１および１３０２の斜線ブロックのように、２つの領域のブロックを候補ブロックＢｍとして設定する。これらの候補ブロック中、から上記と同様のＰ（０）Ｐ（２）間もしくはＰ（１）Ｐ（２）間の距離と条件が一致する特異点を探す。
【００４４】
なお、特定特異点の候補位置を換算した際、その位置がブロックのエッジ部分に近い場合は、隣接する１ブロックも拡張候補ブロックとして設定することで、計算誤差や特異点検出位置のずれなどをカバーした効率的探索を行うことができる。図１３では１３０２の右下がり斜線のブロックがこのような拡張候補ブロックとして設定されている。
【００４５】
上記のような処理を繰り返し、図１１のような特異点の検出結果からは、図１４の○印をつけた特異点を特定特異点として見つけることができ、この入力画像を特定画像とみなすことができる。このように、少ない画素で構成されるウィンドウを走査しながら画像中の特異点を検索し、検出手段４が特異点をブロック毎に記憶することにより、続く判定手段６の動作において、必要なブロックに関するデータのみを調査することができるため、無駄な調査が少なく、効率の良い画像検出を行うことができる。
【００４６】
なお、特異点の定義については、上記で説明を簡単に行うために１画素幅十字という簡単な例を述べたが、実際には、カラー画像に対してウィンドウ内に特定の色パターンがある場合や、図１５に示すようなウィンドウ内の一部の画素に着目し、例えば、１５０１の斜線で示した画素が全て等しく、１５０２の中央の黒塗りで示した画素が赤であるというような条件でも良く、対象とする画像に応じて適した条件を加えることにより、１画像内で非常に特徴的な点とすることができる。
【００４７】
また、このような特定特異点のみの配置で特定原稿と判定するよりも精度を向上させるために、特定特異点配置の情報を利用して、特定画像位置を把握し、その画像と予め用意した見本画像との相関値を計算して最終判定結果とするなどの処理があってもかまわない。
【００４８】
また、本発明の実施の形態では各手段を専用のハードウェアによる構成のみを述べたが、画像入力手段２を１６０２のＩ／Ｆ、記憶手段５をＲＡＭ１６０４とし、検出手段４および／または判定手段６をＣＰＵ１６０３とその動作を記述したプログラム記憶したＲＯＭ１６０５による構成として実現することも可能である。
【００４９】
また、本発明の各機能を実行するプログラムは、汎用のコンピューター上で同様の処理を行えるようにしたアプリケーションプログラムもしくはドライバなどのソフトとしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、少ない画素で構成されるウィンドウを走査しながら画像中の特異点を検索し、検出手段が特異点をブロック毎に記憶することにより、続く判定手段の動作において、必要なブロックに関するデータのみを調査することができるため、無駄な調査が少なく、効率の良い特定画像検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における画像検出装置の構成図
【図２】本発明の一実施の形態における画像検出装置の動作説明のフローチャート
【図３】本発明の一実施の形態における画像検出装置の動作説明のフローチャート
【図４】本発明の一実施の形態における入力画像の例図
【図５】本発明の一実施の形態における入力画像の例図
【図６】本発明の一実施の形態における特異点検出の説明図
【図７】本発明の一実施の形態における特異点モデルパターンの説明図
【図８】本発明の一実施の形態におけるブロックの説明図
【図９】本発明の一実施の形態における記憶手段の説明図
【図１０】本発明の一実施の形態における記憶手段のデータの説明図
【図１１】本発明の一実施の形態における判定手段の動作の説明図
【図１２】本発明の一実施の形態における判定手段の動作の説明図
【図１３】本発明の一実施の形態における判定手段の動作の説明図
【図１４】本発明の一実施の形態における判定手段の動作の説明図
【図１５】本発明の一実施の形態における特異点の説明図
【図１６】本発明の一実施の形態における別の構成の説明図
【符号の説明】
１画像検出装置
２画像入力手段
３画像メモリ
４検出手段
５記憶手段
６判定手段

Claims

画像信号を入力する入力手段と、この入力手段から入力された画像信号中から特異点を検出する検出手段と、この検出手段が検出した特異点の位置座標を、複数の画素を一単位とするブロック毎に記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されている一つの特異点を第一の特定特異点として選択し、この選択された第一の特定特異点の位置座標に基づいて第二の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第二の特定特異点に相当するか否かの探索を行う判定手段を具備することを特徴とする画像検出装置。
前記判定手段は、前記第二の特定特異点を検出した後には、前記第一の特定特異点及び前記第二の特定特異点の位置座標に基づいて第三の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第三の特定特異点に相当するか否かの探索を行うことを特徴とする請求項１記載の画像検出装置。
画像信号を入力する入力手段と、この入力手段から入力された画像信号中から特異点を検出する検出手段と、この検出手段が検出した特異点の位置座標を、複数の画素を一単位とするブロック毎に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された特異点の位置座標を用いて特定特異点を判定する判定手段とを具備する画像検出装置において、前記記憶手段に記憶されている一つの特異点を第一の特定特異点として選択し、この選択された第一の特定特異点の位置座標に基づいて第二の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第二の特定特異点に相当するか否かの探索を行うことを特徴とする画像検出方法。
前記第二の特定特異点を検出した後には、前記第一の特定特異点及び前記第二の特定特異点の位置座標に基づいて第三の特定特異点の存在が推定されるブロックを設定し、この設定したブロックに対応づけて記憶されている特異点の位置座標についてのみ順次前記第三の特定特異点に相当するか否かの探索を行うことを特徴とする請求項３記載の画像検出方法。
請求項３及び請求項４記載の方法を実行するためのプログラムを保存した記録媒体。