JP4753034B2 - パターンマッチング装置、画像符号化装置、画像復号化装置、画像処理システム及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、二値画像のマッチング処理を行うパターンマッチング装置に関する。

入力画像に繰り返し出現する文字又は図形などのパターンを抽出して画像辞書を作成し、その出現位置と辞書を符号化する画像符号化方式は、例えばＪＢＩＧ２のテキスト符号化処理として公知である。また、膨張処理を用いたパターンマッチング処理として、以下の手法が挙げられる。

特許文献１では、あるイメージ内の要素を検出し、まず、トークンの境界を決め、次に２段階のプロセスを適用し、その中で膨張されたイメージがトークンを表すモデルと比較され、それらの間の相対的な類似性が決定される手法が開示されている。

特許文献２では、カメラ装置で基準文字を撮影して得られた文字画像データを、膨張化及び縮小化処理回路 に入力して基準文字画像データより膨らませた膨張化文字画像データと、基準文字画像データより縮小された縮小化文字画像データとを作成し、これら作成された膨張化文字画像データ及び縮小化文字画像データと被検査物の印字文字を撮影して得られた印字文字画像データとを、判定回路にて比較判定して、印字文字の良否を判定する手法が開示されている。

特開平７−２００７４５号公報 特開平９−１４７１０８号公報

本発明は、上述した背景からなされたものであり、本構成を有していない場合に比較して、パターンマッチング処理の精度を高くすることができるパターンマッチング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るパターンマッチング装置は、第１の画像パターンと第２の画像パターンとの論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成する膨張画像生成手段と、第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、第１の画像パターンと第２の画像パターンとを比較する比較手段とを有する。

好適には、第１の画像パターン及び第２の画像パターンは、二値画像であり、前記膨張画像生成手段は、第１の画像パターンと第２の画像パターンとの論理積演算の結果画像に対して膨張処理を施す。

また、好適には、前記比較手段は、第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値未満である場合、第１の画像パターンと第２の画像パターンとは異なる画像パターンであると判定する。

本発明に係る画像符号化装置は、互いに異なる複数の画像パターンを含むパターン辞書と、入力画像に含まれる画像パターンを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成する膨張画像生成手段と、前記抽出手段により抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、前記抽出手段により抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定された場合、前記抽出手段により抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納手段と、前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出手段により抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化手段とを有する。

本発明に係る画像復号化装置は、互いに異なる複数の画像パターンを含むパターン辞書と、入力画像に含まれる画像パターンを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成する膨張画像生成手段と、前記抽出手段により抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、前記抽出手段により抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定された場合、前記抽出手段により抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納手段と、前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出手段により抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化手段とを有する画像符号化装置により符号化された符号データを受け付ける受付手段と、前記受付手段により受け付けられた符号データを復号化する復号化手段と、前記復号化手段により復号化されたデータに基づいて復号画像を生成する復号画像生成手段とを有する。

また、本発明に係る画像処理システムは、互いに異なる複数の画像パターンを含むパターン辞書と、入力画像に含まれる画像パターンを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成する膨張画像生成手段と、前記抽出手段により抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、前記抽出手段により抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定された場合、前記抽出手段により抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納手段と、前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出手段により抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化手段とを有する画像符号化装置と、前記画像符号化装置により符号化された符号データを復号化する復号化手段と、前記復号化手段により復号化されたデータに基づいて復号画像を生成する復号画像生成手段とを有する画像復号化装置とを有する。

本発明に係る第１のプログラムは、コンピュータを含むパターンマッチング装置において、第１の画像パターンと第２の画像パターンとの論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成する膨張画像生成ステップと、第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、前記生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、第１の画像パターンと第２の画像パターンとを比較する比較ステップとを前記パターンマッチング装置のコンピュータに実行させる。

また、本発明に係る第２のプログラムは、コンピュータを含む画像符号化装置において、互いに異なる複数の画像パターンを含むパターン辞書と、入力画像に含まれる画像パターンを抽出する抽出ステップと、前記抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成する膨張画像生成ステップと、前記抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、前記抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定された場合、前記抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納ステップと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化ステップとを前記画像符号化装置のコンピュータに実行させる。

さらに、本発明に係る第３のプログラムは、コンピュータを含む画像復号化装置において、互いに異なる複数の画像パターンを含むパターン辞書とを含む画像符号化装置において、入力画像に含まれる画像パターンを抽出する抽出ステップと、前記抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成する膨張画像生成ステップと、前記抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、前記抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定された場合、前記抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納ステップと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化ステップとが実行されて符号化された符号データを受け付ける受付ステップと、前記受け付けられた符号データを復号化する復号化ステップと、前記復号化されたデータに基づいて復号画像を生成する復号画像生成ステップとを前記画像復号化装置のコンピュータに実行させる。

本発明のパターンマッチング装置によれば、本構成を有していない場合に比較して、パターンマッチング処理の精度を高くすることができる。

まず、本発明の理解を助けるために、その背景及び概略を説明する。
パターンマッチング処理の第１の手法として、基準パターンの膨張画像及び縮小画像を予め準備して、入力画像が縮小画像を覆い、この入力画像が膨張画像からはみ出さないことにより、入力画像と基準パターンとが一致するか否かを判断する手法がある。しかしながら、基準パターンは固定されているので、任意のパターン同士の判断を行う場合、この手法は適用されることができない。さらに、基準パターンと入力画像との扱いが対称的ではないので、マッチング（Ａ，Ｂ）とマッチング（Ｂ，Ａ）との結果が異なる場合がある。

パターンマッチング処理の第２の手法として、比較対象の２つのパターンのそれぞれに対して膨張処理を施した膨張画像を用いてパターンマッチングを行う手法がある。
図１は、２つのパターンのそれぞれに対して膨張処理を施してパターンマッチングを行う手法を説明する図である。

図１（Ａ）に示すように、まず、２つのパターン（本例では、「１」と「０」）は、それぞれ膨張処理を施されて、２つの膨張画像が生成される。次に、第１の比較対象パターン「１」が、第２の比較対象パターン「０」の膨張画像と一致する割合が算出される。具体的には、パターン「１」の黒画素が、パターン「０」の膨張画像の黒画素に覆われる割合が算出される。本例では、パターン「１」の黒画素の１００％が、パターン「０」の膨張画像の黒画素に覆われている。

同様にして、第２の比較対象パターン「０」が、第１の比較対象パターン「１」の膨張画像と一致する割合が算出される。本例では、本例では、パターン「０」の黒画素の１００％が、パターン「１」の膨張画像の黒画素に覆われている。これらの算出された割合のいずれもが、所定の閾値τ（例えば、τ＝９６％）以上である場合、２つのパターンは一致すると判定される。

このようなパターンマッチング手法では、異なる２つのパターンの細線が、例えば１画素程度ずれる位置関係にある場合においても、当該２つのパターンは膨張処理を施されるので、一致すると判定されてしまうことがある。例えば、図１（Ｂ）に示すように、２つのパターンが「１」と「０」である場合、又は図１（Ｃ）に示すように、２つのパターンが「Ｉ」と「ＩＩ」である場合、比較対象の２つのパターンは異なるにもかかわらず、当該２つのパターンは一致すると判定されることがある。

図２は、本発明に係るパターンマッチング装置によるパターンマッチング処理の概略を説明する図である。
図２に示すように、本発明に係るパターンマッチング装置においては、まず、第１の画像パターン（入力パターン１）と第２の画像パターン（入力パターン２）とが論理演算されて、第３の画像パターンが、論理演算の結果画像として生成される。例えば、第１の画像パターンと第２の画像パターン２とは二値画像であり、これらの画像パターンが論理積演算（アンド演算）されて、アンド画像が生成される。

次に、論理演算の結果画像に基づいて、膨張画像が生成される。例えば、膨張画像は、論理演算の結果画像の黒画素を膨張半径δで膨張させることにより生成される。さらに、第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、生成された膨張画像と重なり合う割合に基づいて、第１の画像パターンと第２の画像パターンとを比較する。

具体的には、第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、生成された膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値未満である場合、第１の画像パターンと第２の画像パターンとは異なる画像パターンであると判定される。また、第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、生成された膨張画像と重なり合う割合のいずれもが、所定の閾値以上である場合、第１の画像パターンと第２の画像パターンとは一致すると判定される。例えば、第１の画像パターン及び第２の画像パターンの黒画素が、膨張画像の黒画素に覆われる割合が算出され、この算出された割合と閾値τとが比較されて、第１の画像パターンと第２の画像パターンとが一致するか否かが判定される。

なお、第１の画像パターンと第２の画像パターンとが論理演算される際、この２つの画像パターンの位置合わせ処理が行われる。位置合わせ処理は、例えば、２つのパターンの中心を求め、この中心を合わせることによりなされる。パターンの中心は、例えば、画像パターンの幅及び高さにより画像パターンの中央を算出することにより求められてもよいし、画像パターンの重心を算出することにより求められてもよい。また、第１の画像パターン及び第２の画像パターンと膨張画像とが重なる割合を算出する際においても、同様にして位置合わせ処理がなされる。

以下、本発明の実施形態に係るパターンマッチング装置１０、パターンマッチング装置１０を含む画像符号化装置２、画像符号化装置２により符号化された符号データを復号して復号画像を生成する画像復号化装置３、及び画像符号化装置２と画像復号化装置３とを有する画像処理システムを具体的に説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るパターンマッチング装置１０、画像符号化装置２及び画像復号化装置３のハードウェア構成を、制御装置２０を中心に示す図である。
図３に示すように、画像符号化装置２等は、ＣＰＵ２０２及びメモリ２０４などを含む制御装置２０と、ネットワークを介して外部のコンピュータなどとデータの送信及び受信を行う通信装置２２と、ハードディスクドライブなどの記憶装置２４と、液晶ディスプレイなどの表示装置並びにキーボード及びポインティングデバイスを含むユーザインタフェース（ＵＩ）装置２６とを有する。

画像符号化装置２等は、例えば、後述する画像符号化プログラム４及び画像復号化プログラム５がインストールされた汎用コンピュータであり、通信装置２２、記憶装置２４又は記録媒体２４０などを介して画像のデータを取得し、取得されたデータを符号化及び復号化する。なお、画像符号化装置２は、図示しないプリンタ装置のスキャナ機能又はスキャナ装置により光学的に読み取られた画像データを取得してもよい。

図４は、画像符号化装置２の制御装置２０により実行される画像符号化プログラム４の機能構成を示す図である。
図４に示すように、画像符号化プログラム４は、パターン展開部４０、パターン比較部４２、パターン辞書４４及び符号化部４６を有する。画像符号化プログラム４は、例えば、通信装置２２を介して制御装置２０に供給され、メモリ２０４にロードされて、制御装置２０上で動作する図示しないＯＳ上で、ハードウェアを具体的に利用して実行される。画像符号化プログラム４は、ＦＤ、ＣＤ又はＤＶＤなどの記録媒体２４０に格納されて、画像符号化装置２に供給されてもよい。なお、以下の各プログラムも、同様に供給されて実行される。また、画像符号化プログラム４の全部又は一部の機能は、画像符号化装置２に設けられたＡＳＩＣなどにより実現されてもよい。

画像符号化プログラム４において、パターン展開部４０は、通信装置２２、記憶装置２４又は記録媒体２４０を介して、二値の入力画像を受け付け、この入力画像に含まれる画像パターンを抽出してパターン比較部４２に対して出力する。例えば、パターン展開部４０は、８近傍で連結された黒画素を１画素パターンとして入力画像から切り出し、この切り出した画素パターンのそれぞれをパターン比較部４２に対して出力する。このようにして、パターン展開部４０は、抽出手段を構成する。なお、以降、パターン展開部４０により抽出された画像パターンを入力パターンともいう。

パターン比較部４２は、パターンマッチング処理を行う。具体的には、パターン比較部４２は、パターン展開部４０により抽出された画像パターンを入力パターンとして入力し、後述するパターン辞書４４に含まれる画像パターンを読み出して、抽出された画像パターン（第１の画像パターン）と読み出した画像パターン（第２の画像パターン）とを比較する。パターン比較部４２は、当該２つのパターンに基づく比較処理の結果、当該２つのパターンが異なるものであると判定した場合には、パターン展開部４０により抽出された画像パターンをパターン辞書４４に格納する。

パターン比較部４２は、パターン展開部４０により抽出された画像パターンの入力画像における位置、及びパターン辞書４４に含まれる当該画像パターンの識別情報を符号化部４６に対して出力する。ここで、画像パターンの識別情報は、パターン辞書４４に格納されている画像パターンを一意に識別するインデックスである。パターン比較部４２が、パターン辞書４４に含まれていない画像パターンをパターン辞書４４に新たに格納した場合、当該新たに格納された画像パターンのパターン辞書４４におけるインデックスを、符号化部４６に対して出力する。なお、パターン比較部４２については、後で詳述する。

パターン辞書４４は、互いに異なる複数の画像パターンを記憶する。ここで、画像パターンは、文字であってもよいし図形であってもよい。パターン辞書４４は、メモリ２０４及び記憶装置２４の少なくともいずれかにより実現される。

符号化部４６は、パターン辞書４４に含まれる画像パターンに関する情報と、パターン展開部４０により抽出された画像パターンに関する情報とを符号化して符号データを生成する。符号化部４６は、符号データを記憶装置２４に格納してもよいし、後述する画像復号化装置３など外部のコンピュータに対して通信装置２２を介して送信してもよい。また、符号データは、記録媒体２４０に格納されて、画像復号化装置３などに供給されてもよい。

具体的には、符号化部４６は、入力画像から抽出された画像パターンの入力画像における位置と当該パターンのパターン辞書４４におけるインデックスとをパターン比較部４２から受け付け、これらの情報を符号化する。さらに、符号化部４６は、パターン辞書４４から画像パターンを読み出して、この画像パターンの画像を符号化する。このようにして、符号化部４６は、パターン符号化手段を構成する。

図５は、画像符号化プログラム４のパターン比較部４２の詳細な機能構成を示す図である。
図５に示すように、パターン比較部４２は、パターン入力部４２０、論理演算部４２２、膨張画像生成部４２４、判定部４２６、パターン登録部４２８及びパターンデータ出力部４３０を有する。

パターン比較部４２において、パターン入力部４２０は、パターン展開部４０により抽出された画像パターン（入力パターン）を入力すると、パターン辞書４４に含まれる画像パターンを読み出して、これらの画像パターンを、論理演算部４２２及び判定部４２６に対して出力する。パターン入力部４２０は、入力パターンに関する情報をパターン登録部４２８及びパターンデータ出力部４３０に対して出力する。なお、以降、パターン辞書４４に記憶されている画像パターンを登録済パターンともいう。

論理演算部４２２は、入力パターンと登録済パターンとの位置合わせ処理を行って、入力パターンと登録済パターンとを論理演算し、結果画像を膨張画像生成部４２４に対して出力する。具体的には、論理演算部４２２は、入力パターンと登録済パターンの中央又は重心などに基づいて当該２つのパターンの中心を求めて位置合わせ処理を行う。論理演算部４２２は、位置を合わされた当該２つのパターンに対して論理積演算を行って結果画像を生成する。即ち、結果画像における黒画素は、入力パターン及び登録済パターンの双方が黒画素である位置に生成される。なお、論理演算は、論理積演算に限定されず、例えば排他的論理和演算など他の論理演算であってもよい。

膨張画像生成部４２４は、論理演算部４２２から受け付けた論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成して、判定部４２６に対して出力する。具体的には、膨張画像生成部４２４は、論理演算の結果画像の黒画素を膨張半径δ（例えば√２）で膨張させる。したがって、膨張画像の線幅は、論理演算の結果画像の線幅より大きいものとなる。なお、膨張半径δは、予め設定されていてもよいし、ＵＩ装置２６を介してユーザにより入力されて指定されてもよい。

判定部４２６は、入力パターンと登録済パターンとを比較して、当該２つの画像パターンが異なるパターンであるか否かを判定し、判定結果をパターン登録部４２８及びパターンデータ出力部４３０に対して出力する。具体的には、判定部４２６は、入力パターンと膨張画像とが重なり合う割合を算出し、登録済パターンと膨張画像とが重なり合う割合を算出し、これらの割合に基づいて、入力パターンと登録済パターンとを比較する。このようにして、判定部４２６は、比較手段を構成する。

より具体的には、判定部４２６は、入力パターン及び登録済パターンが、膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値τ（例えば、τ＝９６％）未満である場合、入力パターンと登録済パターンとは異なる画像パターンであると判定する。また、判定部４２６は、入力パターン及び登録済パターンが、膨張画像と重なり合う割合のいずれもが、当該閾値以上である場合、入力パターンと登録済パターンとは一致すると判定する。ここで、重なり合う割合は、例えば、入力パターン及び登録済パターンの黒画素が、膨張画像の黒画素により覆われる割合である。なお、閾値τは、予め設定されていてもよいし、ＵＩ装置２６を介してユーザにより入力されて指定されてもよい。

パターン登録部４２８は、判定部４２６による判定結果に基づいて、パターン入力部４２０から受け付けた入力パターンをパターン辞書４４に登録する。具体的には、パターン登録部４２８は、判定部４２６により入力パターンと登録済パターンとが異なる画像パターンであると判定された場合、入力パターンを登録パターンとしてパターン辞書４４に格納する。パターン登録部４２８は、入力パターンを新たに格納する際、当該入力パターンを一意に識別するインデックスを付与してパターン辞書４４に格納する。このようにして、パターン登録部４２８は、格納手段を構成する。

パターンデータ出力部４３０は、判定部４２６による判定結果に基づいて、入力パターンの入力画像における位置と当該入力パターンのパターン辞書４４におけるインデックスとを、符号化部４６に対して出力する。具体的には、パターンデータ出力部４３０は、判定部４２６により入力パターンと登録済パターンとが一致すると判定された場合、パターン入力部４２０から受け付けた当該入力パターンの位置とインデックスとを符号化部４６に対して出力し、判定部４２６により入力パターンと登録済パターンとが異なる画像パターンであると判定された場合、パターン入力部４２０から受け付けた当該入力パターンの位置とパターン登録部４２８により新たに付与された当該入力パターンのインデックスとを符号化部４６に対して出力する。

なお、本実施形態において、画像符号化プログラム４は、パターンマッチングプログラムを含むものである。ここで、パターンマッチングプログラムは、論理演算部４２２、膨張画像生成部４２４及び判定部４２６を含む。パターンマッチングプログラムは、画像符号化プログラム４とは独立してパターンマッチング装置１０にインストールされて動作してもよい。

図６は、画像パターンに関する情報の符号化処理を説明する図であり、図６（Ａ）は、受け付けられた二値の入力画像を例示し、図６（Ｂ）は、入力画像に基づいて生成されたパターン辞書４４を例示し、図６（Ｃ）は、入力画像から抽出された画像パターンに関する情報を例示する。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に例示するように、入力画像に含まれる画像パターン（本例では、「Ａ」及び「Ｂ」）は画像符号化プログラム４により抽出され、異なる画像パターンとしてパターン辞書４４に格納され、各画像パターンには、インデックスが付与される。画像パターンの形状は、パターン辞書４４に含まれる画像パターンに関する情報として、符号化部４６により符号化される。

図６（Ｃ）に例示するように、入力画像における画像パターンの位置と、当該画像パターンのインデックスとは、パターン展開部４０により抽出された画像パターンに関する情報として、符号化部４６により符号化される。符号化部４６は、パターン辞書４４に含まれる画像パターンに関する情報と、パターン展開部４０により抽出された画像パターンに関する情報とを符号化して符号データを生成する。なお、符号化部４６は、パターン展開部４０により抽出された画像パターンに関する情報のみを符号化して符号データを生成してもよい。

図７は、画像符号化プログラム４のパターン比較部４２によるパターンマッチング処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
図７に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、パターン比較部４２のパターン入力部４２０は、パターン展開部４０により入力画像から抽出された第１の画像パターン（入力パターン）を受け付ける。
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、パターン入力部４２０は、パターン辞書４４に含まれる第２の画像パターン（登録済パターン）を読み出す。パターン入力部４２０は、当該２つのパターンを論理演算部４２２に対して出力する。

ステップ１０４（Ｓ１０４）において、論理演算部４２２は、入力パターンと登録済パターンとを論理積演算し、論理演算の結果画像を膨張画像生成部４２４に対して出力する。
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、膨張画像生成部４２４は、論理演算の結果画像に基づいて膨張画像を生成して、判定部４２６に対して出力する。

ステップ１０８（Ｓ１０８）において、判定部４２６は、パターン入力部４２０から受け付けた入力パターン及び登録済パターンが、膨張画像生成部４２４から受け付けた膨張画像と重なり合う割合を算出する。
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、判定部４２６は、算出した割合の双方が閾値以上であるか否かを判定する。判定部４２６は、算出した割合の双方が閾値以上であると判定した場合にはＳ１１２の処理に進み、そうでない場合にはＳ１１４の処理に進む。

ステップ１１２（Ｓ１１２）において、判定部４２６は、入力パターンと登録済パターンとは一致すると判定する。
一方、ステップ１１４（Ｓ１１４）において、判定部４２６は、入力パターンと登録済パターンとは異なる画像パターンであると判定する。
このように、判定部４２６は、入力パターン及び登録済パターンが、膨張画像と重なり合う割合に基づいて、入力パターンと登録済パターンとを比較する。

図８は、このようなパターンマッチング処理を含む画像符号化プログラム４による画像符号化処理（Ｓ２０）のフローチャートを示す図である。
図８に示すように、ステップ２００（Ｓ２００）において、画像符号化プログラム４のパターン展開部４０は、入力画像を受け付ける。
ステップ２０２（Ｓ２０２）において、パターン展開部４０は、入力画像を個別の画像パターンに展開して画像パターンを抽出し、抽出された画像パターンのそれぞれをパターン比較部４２に対して出力する。

パターン比較部４２は、パターン展開部４０から画像パターンを受け付けると、パターンマッチング処理（図７；Ｓ１０）を行う。
ステップ２０４（Ｓ２０４）において、パターン比較部４２の判定部４２６は、入力パターンと登録済パターンとが一致するか否かを判定する。画像符号化プログラム４は、両パターンが一致する場合にはＳ２１０の処理に進み、そうでない場合にはＳ２０６の処理に進む。

ステップ２０６（Ｓ２０６）において、パターン比較部４２のパターン入力部４２０は、全ての登録済パターンと入力パターンとの比較を終了したか否かを判定する。全登録済パターンとの比較を終了した場合、画像符号化プログラム４はＳ２０８の処理に進む。そうでない場合、パターン入力部４２０は、パターン辞書４４に含まれている次の登録済パターンを読み出し、当該読み出された登録済パターンを論理演算部４２２に対して出力する。このようにして、画像符号化プログラム４は、パターンマッチング処理（Ｓ１０）に戻る。

一方、パターンマッチング処理が全ての登録済パターンについて終了したにもかかわらず、入力パターンがいずれの登録済パターンとも異なると判定された場合、ステップ２０８（Ｓ２０８）において、パターン登録部４２８は、当該入力パターンをパターン辞書４４に格納し、当該入力パターンにインデックスを付与する。

ステップ２１０（Ｓ２１０）において、パターンデータ出力部４３０は、入力パターンの入力画像における位置と、当該入力パターンのインデックスとを符号化部４６に対して出力する。符号化部４６は、入力パターンに関する情報を受け付けると、当該情報を符号化する。

ステップ２１２（Ｓ２１２）において、パターン比較部４２のパターン入力部４２０は、抽出された全ての入力パターンが符号化されたか否かを判定する。全入寮パターンが符号化された場合、画像符号化プログラム４はＳ２１４の処理に進む。そうでない場合、パターン比較部４２は、次の入力パターンについてパターンマッチング処理（Ｓ１０）を行う。

ステップ２１４（Ｓ２１４）において、符号化部４６は、パターン辞書４４に含まれている画像パターンを読み出して、画像を符号化する。
ステップ２１６（Ｓ２１６）において、符号化部４６は、パターン辞書４４に含まれる画像パターンに関する情報を符号化したデータと、入力画像から抽出された入力パターンに関する情報を符号化したデータとに基づいて符号データを生成して出力する。

図９は、画像復号化装置３の制御装置２０により実行される画像復号化プログラム５の機能構成を示す図である。
図９に示すように、画像復号化プログラム５は、符号データ受付部５０、復号処理部５２及び復号画像生成部５４を有する。画像復号化プログラム５は、このような構成により、上述した画像符号化装置２により符号化された符号データを受け付け、復号して復号画像を生成する。
画像復号化プログラム５において、符号データ受付部５０は、画像符号化装置２により符号化された符号データを受け付けて、復号処理部５２に対して出力する。
復号処理部５２は、符号データ受付部５０により受け付けられた符号データを復号し、パターン辞書４４に含まれる画像パターンに関する情報と、画像パターンの位置及びインデックスとを復号画像生成部５４に対して出力する。

復号画像生成部５４は、復号処理部５２により復号された情報に基づいて復号画像を生成する。具体的には、復号画像生成部５４は、画像パターンの位置及びインデックスに基づいて、当該インデックスにより識別される画像パターンを当該位置に配置することにより、復号画像を生成する。

図１０は、画像復号化プログラム５による画像復号化処理（Ｓ３０）のフローチャートを示す図である。
図１０に示すように、ステップ３００（Ｓ３００）において、画像復号化プログラム５の符号データ受付部５０は、符号化された符号データを受け付ける。
ステップ３０２（Ｓ３０２）において、復号処理部５２は、受け付けられた符号データを復号化する。
ステップ３０４（Ｓ３０４）において、復号画像生成部５４は、復号化されたデータに基づいて復号画像を生成する。
ステップ３０６（Ｓ３０６）において、復号画像生成部５４は、生成した復号画像を出力する。

本発明の実施形態に係る画像処理システムは、上述した画像符号化装置２及び画像復号化装置３を有する。画像処理システムにおいて、画像符号化装置２及び画像復号化装置３は、図示しないネットワーク等を介して接続される。符号データ等は、画像符号化装置２等の通信装置２２によりネットワークを介して、画像符号化装置２と画像復号化装置３との間で送受信される。

なお、画像符号化装置２及び画像復号化装置３は、同一の筐体に含まれてもよい。また、画像符号化プログラム４及び画像復号化プログラム５は、同一のコンピュータ上で動作してもよい。

２つのパターンのそれぞれに対して膨張処理を施してパターンマッチングを行う手法を説明する図である。 本発明に係るパターンマッチング装置によるパターンマッチング処理の概略を説明する図である。 本発明の実施形態に係るパターンマッチング装置１０、画像符号化装置２及び画像復号化装置３のハードウェア構成を、制御装置２０を中心に示す図である。 画像符号化装置２の制御装置２０により実行される画像符号化プログラム４の機能構成を示す図である。 画像符号化プログラム４のパターン比較部４２の詳細な機能構成を示す図である。 画像パターンに関する情報の符号化処理を説明する図であり、図６（Ａ）は、受け付けられた二値の入力画像を例示し、図６（Ｂ）は、入力画像に基づいて生成されたパターン辞書４４を例示し、図６（Ｃ）は、入力画像から抽出された画像パターンに関する情報を例示する。 画像符号化プログラム４のパターン比較部４２によるパターンマッチング処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。 画像符号化プログラム４による画像符号化処理（Ｓ２０）のフローチャートを示す図である。 画像復号化装置３の制御装置２０により実行される画像復号化プログラム５の機能構成を示す図である。 画像復号化プログラム５による画像復号化処理（Ｓ３０）のフローチャートを示す図である。

符号の説明

２ 画像符号化装置
３ 画像復号化装置
４ 画像符号化プログラム
５ 画像復号化プログラム
１０ パターンマッチング装置
２０ 制御装置
２２ 通信装置
２４ 記憶装置
２６ ＵＩ装置
４０ パターン展開部
４２ パターン比較部
４４ パターン辞書
４６ 符号化部
５０ 符号データ受付部
５２ 復号処理部
５４ 復号画像生成部
２０２ ＣＰＵ
２０４ メモリ
２４０ 記録媒体
４２０ パターン入力部
４２２ 論理演算部
４２４ 膨張画像生成部
４２６ 判定部
４２８ パターン登録部
４３０ パターンデータ出力部

Claims (5)

1. 二値画像である第１の画像パターンと第２の画像パターンとの論理積演算の結果画像に対して膨張処理を施すことによって膨張画像を生成する膨張画像生成手段と、
   第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値未満である場合に、第１の画像パターンと第２の画像パターンとは異なる画像パターンであると判定する判定手段と
   を有するパターンマッチング装置。
2. 互いに異なる複数の二値画像である画像パターンを含むパターン辞書と、
   入力画像に含まれる二値画像である画像パターンを抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理積演算の結果画像に対して膨張処理を施すことによって膨張画像を生成する膨張画像生成手段と、
   前記抽出手段により抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値未満である場合に、前記抽出手段により抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定し、前記抽出手段により抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納手段と、
   前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出手段により抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化手段と
   を有する画像符号化装置。
3. 互いに異なる複数の二値画像である画像パターンを含むパターン辞書と、
   入力画像に含まれる二値画像である画像パターンを抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理積演算の結果画像に対して膨張処理を施すことによって膨張画像を生成する膨張画像生成手段と、
   前記抽出手段により抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記膨張画像生成手段により生成された膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値未満である場合に、前記抽出手段により抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定し、前記抽出手段により抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納手段と、
   前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出手段により抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化手段と
   を有する画像符号化装置と、
   前記画像符号化装置により符号化された符号データを復号化する復号化手段と、
   前記復号化手段により復号化されたデータに基づいて復号画像を生成する復号画像生成手段と
   を有する画像復号化装置と
   を有する画像処理システム。
4. コンピュータを含むパターンマッチング装置において、
   二値画像である第１の画像パターンと第２の画像パターンとの論理積演算の結果画像に対して膨張処理を施すことによって膨張画像を生成する膨張画像生成ステップと、
   第１の画像パターン及び第２の画像パターンが、前記生成された膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値未満である場合に、第１の画像パターンと第２の画像パターンとは異なる画像パターンであると判定する判定ステップと
   を前記パターンマッチング装置のコンピュータに実行させるプログラム。
5. コンピュータを含む画像符号化装置において、
   互いに異なる複数の二値画像である画像パターンを含むパターン辞書と、
   入力画像に含まれる二値画像である画像パターンを抽出する抽出ステップと、
   前記抽出された画像パターンと、前記パターン辞書に含まれる画像パターンとの論理積演算の結果画像に対して膨張処理を施すことによって膨張画像を生成する膨張画像生成ステップと、
   前記抽出された画像パターン及び前記パターン辞書に含まれる画像パターンが、前記生成された膨張画像と重なり合う割合の少なくともいずれかが、所定の閾値未満である場合に、前記抽出された画像パターンと前記パターン辞書に含まれる画像パターンとが異なる画像パターンであると判定し、前記抽出された画像パターンを前記パターン辞書に格納する格納ステップと、
   前記パターン辞書に含まれる画像パターンに関する情報と、前記抽出された画像パターンに関する情報とを符号化するパターン符号化ステップと
   を前記画像符号化装置のコンピュータに実行させるプログラム。

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