JP5856888B2 - Corresponding point search method, corresponding point search device, and corresponding point search program - Google Patents
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Description
この発明は、入力画像と該入力画像の比較対象となる参照画像とを対応づける対応点を探索する対応点探索方法、対応点探索装置および対応点探索プログラムに関し、特に、周期性のある模様が含まれる画像間の対応付けをおこなう際に、正しい対応点を高速かつ効率良く取得することができる対応点探索方法、対応点探索装置および対応点探索プログラムに関する。 The present invention relates to a corresponding point search method, a corresponding point search device, and a corresponding point search program for searching for a corresponding point that associates an input image with a reference image to be compared with the input image, and particularly has a periodic pattern. The present invention relates to a corresponding point search method, a corresponding point search apparatus, and a corresponding point search program capable of acquiring a correct corresponding point at high speed and efficiency when performing association between included images.
従来、スキャナなどの画像入力装置から入力された入力画像をあらかじめ登録した参照画像と照合する際に、両画像の対応点を探索して画像間の対応付けをおこなう技術が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known in which when an input image input from an image input device such as a scanner is compared with a reference image registered in advance, a corresponding point between both images is searched and the images are associated with each other.
例えば、特許文献1には、参照画像と入力画像をそれぞれ分割処理して参照部分画像および入力部分画像を作成し、参照部分画像と入力部分画像の類似度を求めた類似度画像を作成し、注目類似度画像の注目画素の画素値に、隣接類似度画像の注目画素近傍の最大画素値を加算する処理を、注目画素を変えながら順次行って対応点を決定する技術が開示されている。この特許文献1によれば、局所解に陥りにくい安定した対応付け結果を高速かつ効率良く取得することが可能となる。
For example, in
しかしながら、周期性のある模様が入力画像及び参照画像内に含まれる場合には、該入力画像及び参照画像の量子化誤差等の要因によって、正しい位置の類似度よりも周期ずれが生じた位置の類似度が大きくなってしまい、正しい対応点が求まらないという問題がある。 However, when a pattern with periodicity is included in the input image and the reference image, due to factors such as the quantization error of the input image and the reference image, the position of the position where the periodic shift has occurred rather than the correct position similarity. There is a problem that the degree of similarity becomes large and a correct corresponding point cannot be obtained.
このため、周期性のある模様が画像内に含まれる場合に、いかにして正しい対応点を求めるかが重要な課題となっている。 For this reason, when a pattern with periodicity is included in an image, how to obtain a correct corresponding point is an important issue.
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、周期性のある模様が含まれる画像間の対応付けを行う際に、正しい対応点を高速かつ効率良く取得することができる対応点探索方法、対応点探索装置および対応点探索プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and when matching between images including a periodic pattern is performed, correct corresponding points can be acquired quickly and efficiently. An object is to provide a corresponding point searching method, a corresponding point searching apparatus, and a corresponding point searching program.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、周期性のある模様が含まれる第1の画像と該第1の画像の比較対象となる第2の画像とを対応づける対応点を探索する対応点探索装置における対応点探索方法であって、前記第1の画像を分割した複数のブロックからなる分割画像と前記第2の画像との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度画像を生成する類似度画像生成工程と、前記類似度画像生成工程により生成された前記類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定工程と、前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込工程と、前記探索範囲絞込工程により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の画像を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の画像上の対応点の位置を特定する対応点特定工程とを含んだことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention relates to corresponding points for associating a first image including a periodic pattern with a second image to be compared with the first image. A corresponding point search method in a corresponding point search device for searching for a plurality of blocks having a pixel value of a similarity between a divided image composed of a plurality of blocks obtained by dividing the first image and the second image. A similarity image generation step for generating a similarity image, and a similarity exceeding a predetermined threshold among the similarities included in each block forming the similarity image generated by the similarity image generation step A search range calculation step for calculating a search range where a corresponding point can exist, and a constraint range obtained by adding an allowable amount of a corresponding point difference between blocks to the search range calculated by the search range calculation step. Self Propagation processing is performed on adjacent blocks adjacent to the lock, and the search range is updated using the constraint range propagated from the adjacent block, and the difference between corresponding points between the blocks is allowed for the updated search range. Based on the search range narrowing step that narrows down the search range and the search range narrowed down by the search range narrowing step by repeating the process of propagating the constraint range to which the capacity is added to adjacent blocks. And a corresponding point specifying step of specifying the position of the corresponding point on the second image corresponding to the position of the block center of each block obtained by dividing the first image.
また、本発明は、上記の発明において、前記類似度画像生成工程により生成された前記類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、各ブロックを処理する優先度を算定する優先度算定工程と、前記優先度算定工程により算定された優先度を優先度記憶部に格納する格納工程とをさらに含み、前記探索範囲絞込工程は、前記優先度記憶部に記憶された優先度に基づいて、前記制約範囲を隣接ブロックに対して伝搬処理するブロックの処理順序を決定することを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the above invention, based on the similarity exceeding a predetermined threshold among the similarities included in each block forming the similarity image generated by the similarity image generating step, A priority calculation step for calculating a priority for processing the block; and a storage step for storing the priority calculated in the priority calculation step in a priority storage unit, wherein the search range narrowing step includes: Based on the priority stored in the priority storage unit, the processing order of the blocks that propagate the restriction range to the adjacent blocks is determined.
また、本発明は、上記の発明において、前記類似度画像生成工程は、前記第1の画像を複数のブロックに分割処理する分割処理工程と、前記分割処理工程により分割処理された各ブロックと前記第2の画像との類似度をそれぞれ算定する類似度算定工程とを含んだことを特徴とする。 Further, in the present invention according to the above invention, the similarity image generation step includes a division processing step of dividing the first image into a plurality of blocks, each block divided by the division processing step, and the block And a similarity calculation step of calculating the similarity with the second image.
また、本発明は、上記の発明において、前記分割処理工程は、各ブロック内での歪みが1画素に納まるサイズからなる複数のブロックに前記第1の画像を分割処理し、前記探索範囲絞込工程は、前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対して周囲1画素加えた範囲を制約範囲とすることを特徴とする。 Further, in the present invention according to the above invention, in the division processing step, the first image is divided into a plurality of blocks having a size in which a distortion within each block fits in one pixel, and the search range is narrowed down. The step is characterized in that a range obtained by adding one peripheral pixel to the search range calculated in the search range calculation step is set as a restriction range.
また、本発明は、上記の発明において、前記類似度算定工程は、各ブロックをテンプレートとし、該テンプレートを前記第2の画像の中心位置から所定の画素数分ずれた第1の位置に前記ブロックをテンプレートとして適用した場合に得られる類似度を類似度画像の前記第1の位置に対応する画素の画素値とし、その後このテンプレートを前記第2の画像の所定の範囲内に順次ずらしマッチングして、順次類似度を算定することを特徴とする。 Further, in the present invention according to the above invention, the similarity calculation step uses each block as a template, and the template is shifted to a first position shifted by a predetermined number of pixels from the center position of the second image. Is used as a template, and the degree of similarity is set as the pixel value of the pixel corresponding to the first position of the similarity image, and then this template is sequentially shifted and matched within a predetermined range of the second image. The similarity is calculated sequentially.
また、本発明は、上記の発明において、前記探索範囲算定工程は、前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えて制約範囲を算定する制約範囲算定工程と、前記制約範囲算定工程により算定された制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する第1の伝搬処理工程と、前記隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新する探索範囲更新処理工程と、前記探索範囲更新処理工程により更新処理した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する第2の伝搬処理工程とを含んだことを特徴とする。 Further, in the present invention according to the present invention, in the search range calculation step, the restriction range is calculated by adding an allowable amount of a corresponding point difference between blocks to the search range calculated by the search range calculation step. A restriction range calculation step, a first propagation processing step of propagation processing the restriction range calculated by the restriction range calculation step to an adjacent block adjacent to the own block, and a restriction range propagated from the adjacent block A search range update processing step using the search range update processing step, and an adjacent block adjacent to the search range updated by the search range update processing step, to which a permissible difference of corresponding points between blocks is added And a second propagation processing step for carrying out the propagation processing.
また、本発明は、周期性のある模様が含まれる第1の波形と該第1の波形の比較対象となる第2の波形とを対応づける対応点を探索する対応点探索装置における対応点探索方法であって、前記第1の波形を分割した複数のブロックからなる分割波形と前記第2の波形との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度波形を生成する類似度波形生成工程と、前記類似度波形生成工程により生成された前記類似度波形を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定工程と、前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込工程と、前記探索範囲絞込工程により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の波形を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の波形上の対応点の位置を特定する対応点特定工程とを含んだことを特徴とする。 The present invention also provides a corresponding point search in a corresponding point search device that searches for a corresponding point that associates a first waveform including a periodic pattern with a second waveform to be compared with the first waveform. A similarity waveform generation method for generating a similarity waveform composed of a plurality of blocks having pixel values of similarity between a divided waveform composed of a plurality of blocks obtained by dividing the first waveform and the second waveform And a search range in which corresponding points can exist based on a similarity exceeding a predetermined threshold among the similarities included in each block forming the similarity waveform generated by the step and the similarity waveform generating step. A search range calculation step for each calculation, and a restriction range obtained by adding a tolerance for the difference of corresponding points between blocks to the search range calculated by the search range calculation step for adjacent blocks adjacent to the own block While performing the propagation process, while updating the search range using the constraint range propagated from the adjacent block, the updated search range is adjacent to the constraint range to which an allowable amount of the corresponding point difference between the blocks is added. Each of the divided first waveforms based on the search range narrowing step for narrowing down the search range and the search range narrowed down in the search range narrowing step by repeating the process of performing propagation processing on adjacent blocks And a corresponding point specifying step of specifying the position of the corresponding point on the second waveform corresponding to the position of the block center of the block.
また、本発明は、周期性のある模様が含まれる第1の画像と該第1の画像の比較対象となる第2の画像とを対応づける対応点を探索する対応点探索装置であって、前記第1の画像を分割した複数のブロックからなる分割画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した分割画像と前記第2の画像との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度画像を生成する類似度画像生成手段と、前記類似度画像生成手段により生成された前記類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定手段と、前記探索範囲算定手段により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込手段と、前記探索範囲絞込手段により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の画像を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の画像上の対応点の位置を特定する対応点特定手段とを備えたことを特徴とする。 Further, the present invention is a corresponding point search device that searches for corresponding points that associate a first image including a periodic pattern with a second image to be compared with the first image, Storage means for storing a divided image composed of a plurality of blocks obtained by dividing the first image, and a plurality of blocks having the similarity between the divided image stored in the storage means and the second image as pixel values Similarity image generation means for generating a similarity image, and a similarity degree exceeding a predetermined threshold value among similarities included in each block forming the similarity image generated by the similarity image generation means A search range calculation means for calculating a search range in which corresponding points can exist, and a restriction range obtained by adding an allowable amount of difference of corresponding points between blocks to the search range calculated by the search range calculation means. Bro Propagation processing is performed on adjacent blocks adjacent to the block, and the search range is updated using the constraint range that has been propagated from the adjacent block, and the allowable amount of the corresponding point difference between the blocks with respect to the updated search range Based on the search range narrowed down by the search range narrowing means and the search range narrowed down by the search range narrowing means, by repeating the process of propagating the constraint range to which adjacent blocks are added, Corresponding point specifying means for specifying the position of the corresponding point on the second image corresponding to the position of the block center of each block obtained by dividing the first image is provided.
また、本発明は、周期性のある模様が含まれる第1の画像と該第1の画像の比較対象となる第2の画像とを対応づける対応点を探索する対応点探索装置で実行する対応点探索プログラムであって、前記第1の画像を分割した複数のブロックからなる分割画像と前記第2の画像との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度画像を生成する類似度画像生成手順と、前記類似度画像生成手順により生成された前記類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定手順と、前記探索範囲算定手順により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込手順と、前記探索範囲絞込手順により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の画像を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の画像上の対応点の位置を特定する対応点特定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。 The present invention also provides a correspondence point search apparatus that searches for a correspondence point that associates a first image including a periodic pattern with a second image to be compared with the first image. A degree of similarity, which is a point search program, and generates a similarity image composed of a plurality of blocks having pixel values of similarity between a divided image composed of a plurality of blocks obtained by dividing the first image and the second image Search that may have a corresponding point based on a similarity that exceeds a predetermined threshold among the similarities included in each block that forms the similarity image generated by the image generation procedure and the similarity image generation procedure A search range calculation procedure for calculating each range, and a constraint range obtained by adding a tolerance for the difference of corresponding points between blocks to the search range calculated by the search range calculation procedure A constraint range in which a tolerance of difference in corresponding points between blocks is added to the updated search range while the search range is updated using a constraint range propagated from an adjacent block. The first image is extracted based on the search range narrowing procedure for narrowing down the search range and the search range narrowed down by the search range narrowing procedure by repeating the process of performing propagation processing on adjacent blocks. The computer is caused to execute a corresponding point specifying procedure for specifying the position of the corresponding point on the second image corresponding to the position of the block center of each divided block.
本発明によれば、第1の画像を分割した複数のブロックからなる分割画像と第2の画像との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度画像を生成し、生成された類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定し、算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、探索範囲を絞り込み、絞り込まれた探索範囲に基づいて、第1の画像を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する第2の画像上の対応点の位置を特定するよう構成したので、周期性のある模様が含まれるから安定して対応点を求めることができる。 According to the present invention, a similarity image composed of a plurality of blocks having pixel values representing the similarity between a divided image composed of a plurality of blocks obtained by dividing the first image and the second image is generated, and the generated similarity Based on the similarity exceeding a predetermined threshold among the similarities included in each block forming the degree image, the search range where the corresponding point can exist is calculated, and between the blocks with respect to the calculated search range Propagation processing is performed on adjacent blocks adjacent to the current block, with the tolerance of the difference between corresponding points added, and the updated search range is updated using the constraint range propagated from the adjacent block. Narrow the search by narrowing the search range by repeating the process of propagating the constrained range to the adjacent block, adding the tolerance of the corresponding point difference between the blocks to the range. Since the position of the corresponding point on the second image corresponding to the position of the block center of each block obtained by dividing the first image is specified based on the surrounding area, it is stable because a periodic pattern is included. And corresponding points can be obtained.
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る対応点探索方法、対応点探索装置および対応点探索プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例1では画像を処理対象とした場合を示し、実施例2では波形を処理対象とした場合を示すこととする。 Exemplary embodiments of a corresponding point search method, a corresponding point search apparatus, and a corresponding point search program according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following first embodiment, the case where an image is a processing target is shown, and in the second embodiment, a case where a waveform is a processing target is shown.
図1は、本実施例1に係る対応点探索装置1の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す対応点探索装置1は、あらかじめ入力された参照画像を分割して複数の参照部分画像を生成しておき、入力画像が入力された場合に、各参照部分画像の中心位置に対応する入力画像上の対応点を探索する装置である。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating the configuration of the corresponding
従来技術のように周期性のある模様を考慮した処理を行っていない場合には、本来の正しい位置の類似度よりも周期ずれが生じた位置の類似度が大きくなってしまい、正しい対応点が正確に求まらない。このため、本対応点探索装置1では、周期性のある模様が入力画像及び参照画像内に含まれる場合であっても、正しい対応点を高速かつ効率良く取得できるように構成している。
If processing that considers a periodic pattern is not performed as in the prior art, the similarity of the position where the period deviation occurred is larger than the similarity of the original correct position, and the correct corresponding point is It cannot be determined accurately. For this reason, the corresponding
具体的には、対応点探索装置1では、入力画像及び参照画像内に複数の縦線が周期性のある模様として含まれている場合に、各画像の中央付近のブロックでは周期ずれの無い対応点を求めることが難しいが、各画像の端部のブロックでは周期ずれの無い対応点を求めやすい点を考慮し、探索範囲を隣接するブロックに伝搬処理することで、正確かつ効率的に対応点を求めている。
Specifically, in the corresponding
具体的には、図1に示すように、この対応点探索装置1は、画像入力部10と、分割処理部11と、記憶部12と、類似度画像生成処理部13と、探索範囲絞込処理部14と、対応点決定処理部15とを有する。ここでは説明の便宜上その詳細な説明を省略するが、参照画像を登録する場合には、図示しないディップスイッチ等で参照画像の登録処理を行う登録モードを選択し、入力画像の対応点を求める場合には、図示しないディップスイッチ等で対応点の探索を行う処理モードを選択することになる。
Specifically, as illustrated in FIG. 1, the corresponding
また、この対応点探索装置1は、コンピュータの構成要素であるCPU及びメモリ等により実現することができ、具体的には、上記画像入力部10、分割処理部11、類似度画像生成処理部13、探索範囲絞込処理部14及び対応点決定処理部15に対応するプログラムを不揮発性メモリ等に記憶しておき、電源投入時にかかるプログラムをCPU上に読み込んで実行することにより、上記の各機能部を実現することができる。
The corresponding
画像入力部10は、参照画像および入力画像を入力する入力部である。具体的には、光学的に原稿を読み取って画像を取得するスキャナや、ネットワークから画像を取得するインターフェース部や、二次記憶装置から画像を読み出す読み出し部が該当する。登録モードで参照画像を入力した場合には、この参照画像を分割処理部11に出力し、処理モードで入力画像を入力した場合には、この入力画像を類似度画像生成処理部13に出力する。
The
図2(a)には100×100画素からなる参照画像21の一例を示しており、図2(b)には100×100画素からなる入力画像22の一例を示している。ここでは、周期性のある模様として縦線が両画像に含まれている場合を示している。なお、この入力画像22は、対応点の探索対象となる画像であって、歪みや変形を伴うものであっても良い。これに対して、参照画像21は、入力画像22の比較の対象となる画像であり、歪みなどを伴わないものであることが望ましい。 FIG. 2A shows an example of a reference image 21 made up of 100 × 100 pixels, and FIG. 2B shows an example of an input image 22 made up of 100 × 100 pixels. Here, a case where a vertical line is included in both images as a periodic pattern is shown. The input image 22 is an image to be searched for corresponding points, and may be a distortion or deformation. On the other hand, the reference image 21 is an image to be compared with the input image 22, and it is desirable that the image is not accompanied by distortion.
分割処理部11は、画像入力部10により入力された参照画像を参照部分画像に分割する処理部である。分割処理部11によって分割された参照部分画像は、記憶部12に格納される。図3は、図2(a)に示した参照画像21の分割結果の一例を示す図であり、同図に示すように、ここでは100×100画素の参照画像21を25×25画素からなる16個の参照部分画像21aに分割処理した場合を示している。
The division processing unit 11 is a processing unit that divides the reference image input by the
ここで、この分割処理部11では、各参照部分画像内での歪みが高々1画素に納まるようなサイズに分割処理する。このように、歪みが1画素に納まるようにするためには、参照部分画像の1辺を想定される最大歪の逆数にすればよい。例えば4%の局所歪に対応するためには、1/0.04=25画素を1辺とする参照部分画像に分割することになる。これにより、隣り合う参照部分画像21a間では対応点の差異の許容量は±1画素という仮定の下に処理を行うことができる。 Here, the division processing unit 11 performs division processing so that the distortion in each reference partial image is at most contained in one pixel. In this way, in order to keep the distortion within one pixel, one side of the reference partial image may be set to the inverse of the assumed maximum distortion. For example, in order to cope with 4% local distortion, the image is divided into reference partial images having 1 / 0.04 = 25 pixels as one side. As a result, the processing can be performed on the assumption that the allowable amount of the difference between corresponding points is ± 1 pixel between the adjacent reference partial images 21a.
記憶部12は、ハードディスク装置及び不揮発性メモリ等の記憶デバイスであり、その内部に参照部分画像21a、探索範囲データ12b、制約範囲データ12c及び優先度データ12dを記憶する。参照部分画像21aは、すでに説明した通り参照画像21を分割処理した部分画像である。
The
探索範囲データ12bは、類似度画像の各ブロック内の対応点が存在し得る範囲である探索範囲を示すデータであり、制約範囲データ12cは、類似度画像の隣接するブロックに伝搬処理させる制約範囲を示すデータであり探索範囲に基づいて算定される。この探索範囲及び制約範囲は、共に対応点の位置の範囲を規定するものであり、探索範囲が処理過程で絞り込まれた範囲を示すデータであるのに対して、制約範囲は、類似度画像から計算される対応点が存在する可能性のある範囲(仮説)を意味する。かかる探索範囲は、その初期値があらかじめ付与されており、制約範囲の伝搬及び適用により絞り込まれていくことになる。
The
なお、本実施例1では、各参照画像内での歪みが高々1画素に納まるようなサイズに分割処理しているので、探索範囲の左右に1画素加算した範囲が制約範囲データ12cとなる。優先度データ12dは、類似度画像の各ブロックの処理順序である優先度としてブロックIDを保持するデータである。かかる探索範囲、制約範囲及び優先度についての詳細な説明については後述する。
In the first embodiment, since the division processing is performed so that the distortion in each reference image is at most one pixel, the range obtained by adding one pixel to the left and right of the search range is the
類似度画像生成処理部13は、入力画像と参照部分画像の間の類似度を算定して、該類似度を画素値として持つ類似度画像を生成する処理部である。類似度画像は、その一辺が探索範囲(初期値)となる画像であり、対応点の移動量に対応する類似度が画素値となる。例えば、図4に示すように、探索範囲の初期値が縦(y軸)横(x軸)ともに±20画素である場合には、各軸が−20〜20までの値を持つ類似度画像が作成されることになる。この際、移動量x、yの時の類似度が類似度画像23の座標(x, y)にプロットされる。この類似度には、例えばエッジ画像による一般化ハフ変換、正規化相関、画素値の自乗誤差などを用いることができる。 The similarity image generation processing unit 13 is a processing unit that calculates the similarity between the input image and the reference partial image and generates a similarity image having the similarity as a pixel value. The similarity image is an image whose one side is the search range (initial value), and the similarity corresponding to the movement amount of the corresponding point is the pixel value. For example, as shown in FIG. 4, when the initial value of the search range is ± 20 pixels for both the vertical (y-axis) and horizontal (x-axis), the similarity image having values of −20 to 20 on each axis. Will be created. At this time, the similarity when the movement amounts are x and y is plotted on the coordinates (x, y) of the similarity image 23. For this similarity, for example, generalized Hough transform using an edge image, normalized correlation, pixel value square error, or the like can be used.
例えば、図4において、入力画像22の初期対応点から左に20画素、上に20画素ずらした位置に参照部分画像21aの中心位置をテンプレートとして重ねて類似度を算定し、算定した類似度を類似度画像23の左上端の画素の画素値とする。その後、このテンプレートをずらしながら類似度を順次求め、入力画像22の初期対応点から右に20画素、下に20画素ずらした位置での類似度を求めた時点で該参照部分画像21aに対応する類似度画像のブロックが完成する。本実施例1では、16個の参照部分画像21aが存在するため、図4に示すように、各参照部分画像21aに対応する16個のブロックからなる類似度画像23が生成されることになる。なお、この場合における類似度画像23の各ブロックの大きさは、41×41(=20×2+1)画素となる。 For example, in FIG. 4, the similarity is calculated by overlaying the center position of the reference partial image 21a as a template at a position shifted by 20 pixels to the left and 20 pixels upward from the initial corresponding point of the input image 22, and the calculated similarity is The pixel value of the upper left pixel of the similarity image 23 is set as the pixel value. After that, the similarity is sequentially obtained while shifting the template, and when the similarity at the position shifted by 20 pixels to the right and 20 pixels below from the initial corresponding point of the input image 22 is obtained, it corresponds to the reference partial image 21a. A block of similarity images is completed. In the first embodiment, since there are 16 reference partial images 21a, as shown in FIG. 4, a similarity image 23 composed of 16 blocks corresponding to each reference partial image 21a is generated. . In this case, the size of each block of the similarity image 23 is 41 × 41 (= 20 × 2 + 1) pixels.
図1の説明に戻り、探索範囲絞込処理部14は、類似度画像の各ブロックにおける探索範囲の絞り込みを行う処理部である。図5に示すように、かかる探索範囲絞込処理部14は、制約範囲算定部14aと、優先度算定部14bと、制約範囲適用部14cと、制約範囲伝搬部14dと、絞込処理部14eとを有する。
Returning to the description of FIG. 1, the search range narrowing
制約範囲算定部14aは、類似度画像の各ブロックにおける類似度を示す画素値のうち所定のしきい値以上の画素値を持つ画素位置の範囲を制約範囲とする。例えば、類似度として一般化ハフ変換を用いた場合には、最も大きな画素値となるピーク値のN%以上の値をしきい値とすることができる。また、類似度として正規化相関を用いた場合には、類似度の値が−1〜+1の範囲の値となるためこの点を考慮してしきい値を決定する。さらに、類似度として画素値の自乗誤差を用いた場合には、画素値が最も小さなピークを考慮してしきい値を設定する必要がある。
The constraint
優先度算定部14bは、制約範囲を適用する順序を決定するための優先度を算定する処理部である。例えば、類似度として一般化ハフ変換を用いた場合には、最も大きな画素値となるピーク値が大きな順に優先度を算定することができる。また、類似度として正規化相関を用いた場合や画素値の自乗誤差を用いた場合には、各参照部分画像の画素値の分散を用いて優先度を算定することができる。これにより、図6に示すように、制約範囲を適用するブロックのブロックIDが記憶部12内の優先度データ12dに格納されることになる。同図の場合には、図4に示したブロック23a、ブロック23c、ブロック23d、ブロック23bの順にブロックIDを優先度データ12dに格納し、この順序で処理する場合を示している。
The
制約範囲適用部14cは、類似度画像23の注目するブロックに対して制約範囲を適用する処理部である。具体的には、制約範囲を新たな探索範囲とする。このようにして探索範囲が絞り込まれる。
The restriction
制約範囲伝搬部14dは、類似度画像の隣接するブロックに対して制約範囲を伝搬する処理部である。かかる制約範囲の伝搬を行う理由は、探索範囲が変化することに起因して、「類似度画像の隣接するブロック間では対応点の差異が±1画素である」という仮定を満たさなくなるおそれがあるからである。具体的には、制約範囲すなわち探索範囲を周囲1画素拡張して新たな制約範囲を生成し、生成した制約範囲を隣接するブロックに対して伝搬処理することになる。
The constraint
絞込処理部14eは、制約範囲算定部14aにより生成された制約範囲並びに隣接するブロックから伝搬処理された制約範囲に基づいて、探索範囲の絞り込みを行う処理部である。具体的には、制約範囲適用部14cにより適用済みの探索範囲と近接するブロックから伝搬処理された制約範囲の重なっている範囲を算定し、これを新たな探索範囲とする。なお、所定のしきい値以上となる類似度すなわちピーク値が新たな探索範囲に入っていない場合には、新たな探索範囲の中で制約範囲を再算定し、必要に応じて優先度についても再算定する。さらに、新たな探索範囲を1画素拡張して制約範囲を求め、求めた制約範囲を隣接するブロックに伝播処理する。伝搬処理する方向は、このブロックが最初のブロックから遠ざかる方向のみでよい。例えば、右側のブロックから制約範囲の伝搬を受け付けた場合には、左側のブロックにのみ制約範囲を伝搬処理すれば良い。ただし、新たな探策範囲が元の探索範囲と比べて変更がない場合には、伝搬処理せずに終了する。このように、制約範囲の伝搬処理を繰り返すことで、周囲のブロックの探索範囲も絞り込まれることになる。
The narrowing-down processing unit 14e is a processing unit that narrows down the search range based on the constraint range generated by the constraint
対応点決定処理部15は、探索範囲の絞り込みが終了した後に、該絞り込まれた探索範囲を用いて対応点を決定する処理部である。最終的な対応点の決定は、上記の方法から制約範囲の算定方法を変更し再度処理することで行う。制約範囲の計算方法の変更とは、ピーク値が1点のみの場合はその点を制約範囲とし、複数ある場合はそれらの座標値の平均に最も近い1点を制約範囲とすることを意味する。制約範囲がただ1点を示すようにすることにより、対応点が1点決定できる。
The corresponding point
次に、図1に示した探索範囲絞込処理部14の処理概念について説明する。図7は、図1に示した探索範囲絞込処理部14による探索範囲の絞込処理の概念を説明するための説明図である。ここでは説明の便宜上、類似度画像23の4つのブロック23a〜23dのみを対象とし、探索範囲を横方向のみとする場合を示すこととする。
Next, a processing concept of the search range narrowing
同図(a)に示すように、初期状態においては、類似度画像23の4つのブロック23a〜23dの探索範囲は、横方向の全範囲となる。
As shown in FIG. 5A, in the initial state, the search range of the four
ここで、図7(b)に示すように、図6に示した優先度データ12dにしたがってブロック23aを最初の処理対象として制約範囲を算定する。ブロック23aの類似度のうちのしきい値以上のものを考慮すると、図中に示す制約範囲31が得られる。このため、この制約範囲31を新たな探索範囲として適用するとともに、この探索範囲を左右1画素拡張した制約範囲32を隣接するブロック23bに伝搬処理する。これにより、ブロック23bの図示した制約範囲32が特定されるため、この制約範囲32を新たな探索範囲として適用する。
Here, as shown in FIG. 7B, the restriction range is calculated with the
その後、この探索範囲を左右1画素拡張した制約範囲33を隣接するブロック23cに伝搬処理し、この制約範囲33をブロック23cの新たな探索範囲として適用する。同様に、この探索範囲を左右1画素拡張した制約範囲34を隣接するブロック23dに伝搬処理し、この制約範囲34をブロック23dの新たな探索範囲として適用する。以上の一連の処理によって、各ブロック23a〜23dの探索範囲がそれぞれ絞り込まれることになる。
Thereafter, the
次に、図6に示した優先度データ12dにしたがってブロック23cを処理対象として制約範囲を算定し、図中に示す制約範囲35が得られる。このため、この制約範囲35を新たな探索範囲として適用するとともに、この探索範囲を左右1画素拡張した制約範囲36を隣接するブロック23b及び23dに伝搬処理する。これにより、ブロック23b及び23dの図示した制約範囲36が特定されるため、この制約範囲36を新たな探索範囲として適用する。この時点で、図中に示したようにブロック23dの探索範囲が確定する。ブロック23dの所定のしきい値を超える類似度のうち、制約範囲34及び36を満たす類似度は一点しか存在しないからである。
Next, the restriction range is calculated for the
同様に、図6に示した優先度データ12dにしたがってブロック23dを処理対象として制約範囲を算定しつつ制約範囲を伝搬処理し、またブロック23bを処理対象として制約範囲を算定しつつ制約範囲を伝搬処理することで、各ブロックの探索範囲を絞り込むことができる。
Similarly, in accordance with the
次に、図1に示した対応点探索装置1による参照画像の分割から参照部分画像の格納までの処理手順について説明する。図8は、図1に示した対応点探索装置1による参照画像の分割から参照部分画像の格納までの処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図示しないディップスイッチ等で参照画像の登録処理を行う登録モードが選択されているものとする。
Next, a processing procedure from the division of the reference image to the storage of the reference partial image by the corresponding
同図に示すように、画像入力部10から参照画像を入力すると(ステップS101)、分割処理部11がこの参照画像を分割処理して(ステップS102)、その結果を記憶部12内に参照部分画像21aとして格納する(ステップS103)。具体的には、この分割処理部11では、分割された各参照画像内での歪みが1画素に納まるようなサイズに参照画像を分割処理することになる。
As shown in the figure, when a reference image is input from the image input unit 10 (step S101), the division processing unit 11 divides the reference image (step S102), and the result is stored in the
次に、図1に示した対応点探索装置1による制約範囲の伝搬処理までの処理手順について説明する。図9は、図1に示した対応点探索装置1による制約範囲の伝搬処理までの処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図示しないディップスイッチ等で対応点の探索を行う処理モードが選択されているものとする。
Next, the processing procedure up to the restriction range propagation processing by the corresponding
同図に示すように、画像入力部10が入力画像を入力すると(ステップS201)、類似度画像生成処理部13が入力画像と記憶部12に記憶した参照部分画像21aとの間の類似度画像を生成する(ステップS202)。
As shown in the figure, when the
その後、探索範囲絞込処理部14が、類似度画像の各ブロックについて制約範囲を算定するとともに(ステップS203)、各ブロックの優先度を算定し(ステップS204)、該ブロックIDを優先度として優先度データ12dに登録する(ステップS205)。
Thereafter, the search range narrowing
そして、記憶部12の優先度データ12dから最初の処理対象となるブロックを特定し(ステップS206)、制約範囲を適用して探索範囲を特定する(ステップS207)。その後、この探索範囲の周囲に1画素加算して制約範囲を算定し(ステップS208)、算定した制約範囲を隣接するブロックに伝搬処理する(ステップS209)。上記ステップS206〜S209の処理を優先度データ12d内の処理対象ブロックが存在する間繰り返し(ステップS210;Yes)、優先度データ12d内の処理対象ブロックがなくなった時点で(ステップS210;No)、処理を終了する。
Then, the first block to be processed is specified from the
次に、図1に示した対応点探索装置1による探索範囲の絞り込みの処理手順について説明する。図10は、図1に示した対応点探索装置1による探索範囲の絞り込みの処理手順を示すフローチャートである。
Next, the processing procedure for narrowing down the search range by the corresponding
同図に示すように、探索範囲絞込処理部14は、あるブロックの絞込処理を行う際に、このブロックに隣接する他のブロックから制約範囲が伝搬処理されたならば(ステップS301;Yes)、他のブロックから伝搬された制約範囲を適用して探索範囲を更新する(ステップS302)。
As shown in the figure, the search range narrowing
その後、この探索範囲の周囲1画素を拡張した制約範囲を隣接する他のブロックに伝搬処理し(ステップS303)、制約範囲を再度算定する(ステップS304)。なお、他のブロックから制約範囲が伝搬されない場合には(ステップS301;No)、そのままステップS304に移行する。 Thereafter, the restricted range obtained by extending one pixel around the search range is propagated to another adjacent block (step S303), and the restricted range is calculated again (step S304). Note that if the constraint range is not propagated from another block (step S301; No), the process proceeds to step S304 as it is.
その結果、算定された制約範囲が前制約範囲から変化している場合には(ステップS305;Yes)、優先度を再度算定し(ステップS306)、記憶部12の優先度データ12dにブロックIDが登録済みの場合には(ステップS307;Yes)、優先度データ12dから該当するブロックIDを削除して(ステップS308)、再度算定した優先度を優先度データ12dに登録する(ステップS309)。なお、算定された制約範囲が前制約範囲から変化していない場合には(ステップS305;No)、そのまま処理を終了する。また、記憶部12の優先度データ12dにブロックIDが未登録である場合には(ステップS307;No)、ステップS309に移行する。
As a result, when the calculated constraint range has changed from the previous constraint range (step S305; Yes), the priority is calculated again (step S306), and the block ID is stored in the
上述してきたように、本実施例1では、画像入力部10により入力した参照画像を分割処理部11で分割した参照部分画像21aを記憶部12に記憶しておき、画像入力部10により入力画像を入力したならば、類似度画像生成処理部13により該入力画像と参照部分画像21aの類似度画像を生成し、探索範囲絞込処理部14によって順次探索範囲を絞り込み、対応点決定処理部15により絞り込まれた探索範囲を用いて対応点を決定するよう構成したので、周期性のある模様が含まれる画像間の対応付けをおこなう際に、正しい対応点を高速かつ効率良く取得することができる。
As described above, in the first embodiment, the reference partial image 21a obtained by dividing the reference image input by the
なお、上記実施例1では、参照画像を参照部分画像に分割して入力画像との間の類似度画像を生成する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力画像を入力部分画像に分割して参照画像との間の類似度を生成するよう構成することもできる。 In the first embodiment, the reference image is divided into reference partial images to generate a similarity image with the input image. However, the present invention is not limited to this, and the input image is not limited thereto. Can be divided into input partial images to generate a similarity with the reference image.
また、上記実施例1では、周期性のある縦線の模様が画像に含まれ、横軸方向の対応点を求める場合を示したが、同様にして周期性のある横線の模様が画像に含まれ、縦軸方向の対応点を求めることもできる。例えば、図11(a)に示す参照画像41及び図11(b)に示す入力画像42が存在する場合には、図11(c)に示す類似度画像43を生成し、この類似度画像43を用いて同様の探索範囲絞込処理を行うことで、縦軸方向の対応点を求めることが可能となる。なお、縦軸及び横軸の両方向の対応点を求めることもでき、斜線を含む対応点を求めることもできる。また、探索範囲の絞り込みを、制約範囲の計算時のしきい値を段階的に厳しくしながら複数回実行することで、より周期ずれを起こしにくい対応付けを行うことも可能である。
Further, in the first embodiment, the case where the vertical line pattern with periodicity is included in the image and the corresponding point in the horizontal axis direction is obtained has been described, but the horizontal line pattern with periodicity is similarly included in the image. Thus, the corresponding points in the vertical axis direction can also be obtained. For example, when the
さらに、上記実施例1では、探索範囲を用いて対応点を決定することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、対応点を決定する際に、特開2004−54682号公報に開示される技術などを用いて、隣接するブロックの類似度の情報を累積加算することで、安定した対応付けを行うように拡張することもできる。具体的には、(1)入力画像をブロックに分割した入力部分画像と参照画像を分割した参照部分画像との間の類似度を示す類似度画像を作成する。(2)類似度画像のピーク値が一定値以上のブロックに対しピーク値が高いブロック順に、ピーク値を基準としたしきい値を設け、しきい値以上の範囲をそのブロックの対応する類似度画像の探索範囲とし、隣接するブロックに伝播し、各ブロックの探索範囲を絞込む。(3)対応点決定段階では、各類似度画像における絞り込まれた探索範囲内の画素値を、垂直方向および水平方向に再帰的に累積加算を繰り返しながら各類似度画像を更新する。(4)類似度画像のピーク値が高いブロック順に、ピーク値を取る1点のみを探索範囲とし、隣接するブロックに伝播する。最終的に探索範囲が1点となり、この位置を入力部分画像上での対応点として決定する。このように、従来よりも大局的な最適化をおこなうことで、ローカルミニマムに陥り難くなり、また累積加算を繰り返す最適化の微調整により対応付けの精度が高くなり、さらに並列分散処理が可能になるのでハードウエア化が容易となる。 Furthermore, in the first embodiment, the corresponding point is determined using the search range. However, the present invention is not limited to this, and when determining the corresponding point, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-54682 is disclosed. Using the technique disclosed in the above, it is possible to extend so as to perform stable association by accumulating the similarity information of adjacent blocks. Specifically, (1) a similarity image indicating the similarity between the input partial image obtained by dividing the input image into blocks and the reference partial image obtained by dividing the reference image is created. (2) A threshold value based on the peak value is provided in the order of blocks having the highest peak value for blocks having a peak value equal to or greater than a certain value in the similarity image. The search range of the image is propagated to adjacent blocks, and the search range of each block is narrowed down. (3) In the corresponding point determination stage, each similarity image is updated while repetitively accumulating the pixel values within the narrowed search range in each similarity image in the vertical direction and the horizontal direction. (4) In the order of blocks having the highest peak value in the similarity image, only one point having the peak value is set as a search range and propagated to adjacent blocks. Finally, the search range becomes one point, and this position is determined as a corresponding point on the input partial image. In this way, by performing global optimization more than before, it becomes difficult to fall into the local minimum, and the precision of matching is improved by fine adjustment of optimization that repeats cumulative addition, and parallel distributed processing is possible Therefore, hardware implementation becomes easy.
ところで、上記実施例1では、画像を処理対象とする場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく「波形」を処理対象とする場合に本発明を適用することもできる。画像処理分野でもヒストグラムの対応付けなど「波形」の対応付けは有用である。このため、本実施例2では、入力波形と参照波形の対応点を探索する場合を示すこととする。 In the first embodiment, the case where an image is a processing target has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a case where a “waveform” is a processing target. Also in the image processing field, “waveform” association such as histogram association is useful. For this reason, in the present Example 2, the case where the corresponding point of an input waveform and a reference waveform is searched is shown.
図12は、本実施例2に係る対応点探索装置50の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す対応点探索装置50は、あらかじめ入力された参照波形を分割して複数の参照部分波形を生成しておき、入力波形が入力された場合に、各参照部分波形の中心位置に対応する入力波形上の対応点を探索する装置である。なお、図1に示す機能部と同様の処理を行う機能部については同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。
FIG. 12 is a functional block diagram illustrating the configuration of the corresponding
図12に示す波形入力部51は、図13(a)に示す参照波形および入力波形を入力する入力部である。この参照波形及び入力波形は、周期性のある信号を含んでおり、横軸が時間を示し縦軸が信号値を示している。参照部分波形52は、分割処理部11により参照波形を分割された波形である。類似度グラフ生成処理部53は、入力波形と参照部分波形の間の類似度を算定して、該類似度を縦軸とした類似度グラフを生成する処理部であり、図示したように分割された各参照部分波形に対応する対応点を入力波形の探索範囲から絞り込む。
A
次に、図13を用いて探索範囲絞込処理部14が行う制約範囲の算定について説明する。図13(b)に示すように、類似度グラフの各ブロック61〜64について、その類似度が所定のしきい値を超える座標位置の範囲を制約範囲とする。例えば、ブロック61の場合には、3つの類似度のピークのうちの左2つのピークがしきい値を超えているため、この2つのピークの範囲が制約範囲となる。同様に、ブロック62の場合には、3つの類似度のピーク全てがしきい値を超えているため、3つのピークの範囲が制約範囲となる。
Next, calculation of the constraint range performed by the search range narrowing
次に、図14を用いて探索範囲絞込処理部14が行う探索範囲の絞込処理について説明する。ここでは、優先度データ12d内に、ブロック61、ブロック64、ブロック62、ブロック63の順序でブロックIDが格納されているものとする。
Next, the search range narrowing process performed by the search range narrowing
まず、ブロック61が最初の処理対象となるため、該ブロック61の制約範囲を適用し、該制約範囲を新たな探索範囲とする。そして、この探索範囲を拡張して新たな制約範囲を算定し、算定した制約範囲をブロック62に伝搬処理する。ブロック62を処理する際に、この制約範囲を適用して探索範囲を特定し、該探索範囲を拡張して新たな制約範囲を算定し、算定した制約範囲をブロック63に伝搬処理する。同様に、ブロック63を処理する際に、この制約範囲を適用して探索範囲を特定し、該探索範囲を拡張して新たな制約範囲を算定し、算定した制約範囲をブロック64に伝搬処理する。
First, since the
その結果、ブロック64においては、3つのピークのうちの真ん中に位置するピークのみが新たな探索範囲に所在するため、このピークの位置を探索範囲として確定する。その後、同様にしてブロック64から順次制約範囲を隣接するブロックに伝搬処理する。これにより、ブロック62においては、3つのピークのうちの真ん中に位置するピークのみが全ての探索範囲内に所在するため、このピークの位置を探索範囲として確定する。
As a result, in
その後、ブロック62を処理する際に、制約範囲を隣接するブロック61及び63に伝搬し、これによりブロック61及び63の制約範囲が確定する。なお、ブロック63においては、制約範囲に変化がないため、伝搬処理を停止している。
Thereafter, when processing the
上述してきたように、本実施例2によれば、波形入力部51により入力した参照波形を分割処理部11で分割した参照部分波形52を記憶部12に記憶しておき、波形入力部51により入力波形を入力したならば、類似度グラフ生成処理部53により該入力波形と参照部分波形52の類似度グラフを生成し、探索範囲絞込処理部14によって順次探索範囲を絞り込み、対応点決定処理部15により絞り込まれた探索範囲を用いて対応点を決定するよう構成したので、周期性のある信号が含まれる波形間の対応付けをおこなう際に、正しい対応点を高速かつ効率良く取得することができる。
As described above, according to the second embodiment, the reference
以上のように、本発明に係る対応点探索方法、対応点探索装置および対応点探索プログラムは、周期性のある模様が含まれる画像間の対応付けを行う場合に適している。 As described above, the corresponding point search method, the corresponding point search device, and the corresponding point search program according to the present invention are suitable for performing association between images including a periodic pattern.
1 対応点探索装置
10 画像入力部
11 分割処理部
12 記憶部
12b 探索範囲データ
12c 制約範囲データ
12d 優先度データ
13 類似度画像生成処理部
14 探索範囲絞込処理部
14a 制約範囲算定部
14b 優先度算定部
14c 制約範囲適用部
14d 制約範囲伝搬部
14e 絞込処理部
15 対応点決定処理部
21 参照画像
21a 参照部分画像
22 入力画像
23 類似度画像
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第1の画像を分割した複数のブロックからなる分割画像と前記第2の画像との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度画像を生成する類似度画像生成工程と、
前記類似度画像生成工程により生成された前記類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定工程と、
前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込工程と、
前記探索範囲絞込工程により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の画像を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の画像上の対応点の位置を特定する対応点特定工程と
を含んだことを特徴とする対応点探索方法。 A corresponding point search method in a corresponding point search device for searching for a corresponding point that associates a first image including a periodic pattern with a second image to be compared with the first image,
A similarity image generation step of generating a similarity image consisting of a plurality of blocks having pixel values as the similarity between the divided image consisting of a plurality of blocks obtained by dividing the first image and the second image;
Based on the similarity exceeding a predetermined threshold value among the similarities included in each block forming the similarity image generated by the similarity image generating step, search ranges where corresponding points can exist are calculated. Search range calculation process,
Propagation processing is performed for the adjacent range adjacent to the own block, and the propagation processing is performed from the adjacent block by adding the allowable amount of the corresponding point difference between the blocks to the search range calculated by the search range calculation step. Processing to propagate the restriction range obtained by adding the allowable amount of the difference between corresponding points between the blocks to the updated search range while updating the search range using the set restriction range. Repeatedly, a search range narrowing step for narrowing down the search range;
Corresponding points that specify the position of the corresponding point on the second image corresponding to the position of the block center of each block obtained by dividing the first image based on the search range narrowed down by the search range narrowing step A corresponding point search method characterized by including a specific step.
前記探索範囲絞込工程は、
前記優先度記憶部に記憶された優先度に基づいて、前記制約範囲を隣接ブロックに対して伝搬処理するブロックの処理順序を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の対応点探索方法。 Priority for calculating the priority for processing each block based on the similarity exceeding a predetermined threshold among the similarities included in each block forming the similarity image generated by the similarity image generation step A calculation step; and a storage step of storing the priority calculated in the priority calculation step in a priority storage unit,
The search range narrowing step includes
The corresponding point search method according to claim 1, further comprising: determining a processing order of a block that propagates the restriction range with respect to an adjacent block based on the priority stored in the priority storage unit.
前記第1の画像を複数のブロックに分割処理する分割処理工程と、
前記分割処理工程により分割処理された各ブロックと前記第2の画像との類似度をそれぞれ算定する類似度算定工程と
を含んだことを特徴とする請求項1又は2に記載の対応点探索方法。 The similarity image generation step includes:
A division processing step of dividing the first image into a plurality of blocks;
The corresponding point search method according to claim 1, further comprising: a similarity calculation step of calculating a similarity between each block divided by the division processing step and the second image. .
前記探索範囲絞込工程は、前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対して周囲1画素加えた範囲を制約範囲とする
ことを特徴とする請求項3に記載の対応点探索方法。 The division processing step divides the first image into a plurality of blocks having a size in which distortion in each block fits in one pixel,
The corresponding point search method according to claim 3, wherein the search range narrowing step uses a range obtained by adding one peripheral pixel to the search range calculated by the search range calculation step.
前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えて制約範囲を算定する制約範囲算定工程と、
前記制約範囲算定工程により算定された制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する第1の伝搬処理工程と、
前記隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新する探索範囲更新処理工程と、
前記探索範囲更新処理工程により更新処理した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する第2の伝搬処理工程と
を含んだことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の対応点探索方法。 The search range calculation step includes
A constraint range calculation step of calculating a constraint range by adding an allowable amount of corresponding points between blocks to the search range calculated by the search range calculation step;
A first propagation processing step for carrying out propagation processing on the restriction range calculated by the restriction range calculation step with respect to an adjacent block adjacent to the own block;
A search range update processing step of updating the search range using a constraint range that has been propagated from the adjacent block;
A second propagation processing step of performing propagation processing on a neighboring range of a restriction range obtained by adding an allowable amount of a difference between corresponding points between blocks to the search range updated by the search range update processing step. The corresponding point search method according to claim 1, wherein the corresponding point is searched for.
前記第1の波形を分割した複数のブロックからなる分割波形と前記第2の波形との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度波形を生成する類似度波形生成工程と、
前記類似度波形生成工程により生成された前記類似度波形を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定工程と、
前記探索範囲算定工程により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込工程と、
前記探索範囲絞込工程により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の波形を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の波形上の対応点の位置を特定する対応点特定工程と
を含んだことを特徴とする対応点探索方法。 A corresponding point search method in a corresponding point search device for searching for a corresponding point that associates a first waveform including a periodic pattern with a second waveform to be compared with the first waveform,
A similarity waveform generation step of generating a similarity waveform consisting of a plurality of blocks having pixel values of the similarity between the divided waveform consisting of a plurality of blocks obtained by dividing the first waveform and the second waveform;
Based on the similarity exceeding a predetermined threshold value among the similarities included in each block forming the similarity waveform generated by the similarity waveform generating step, search ranges where corresponding points can exist are calculated. Search range calculation process,
Propagation processing is performed for the adjacent range adjacent to the own block, and the propagation processing is performed from the adjacent block by adding the allowable amount of the corresponding point difference between the blocks to the search range calculated by the search range calculation step. Processing to propagate the restriction range obtained by adding the allowable amount of the difference between corresponding points between the blocks to the updated search range while updating the search range using the set restriction range. Repeatedly, a search range narrowing step for narrowing down the search range;
Corresponding point that specifies the position of the corresponding point on the second waveform corresponding to the position of the block center of each block obtained by dividing the first waveform based on the search range narrowed down by the search range narrowing step A corresponding point search method characterized by including a specific step.
前記第1の画像を分割した複数のブロックからなる分割画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した分割画像と前記第2の画像との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度画像を生成する類似度画像生成手段と、
前記類似度画像生成手段により生成された前記類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定手段と、
前記探索範囲算定手段により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込手段と、
前記探索範囲絞込手段により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の画像を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の画像上の対応点の位置を特定する対応点特定手段と
を備えたことを特徴とする対応点探索装置。 A corresponding point search device that searches for a corresponding point that associates a first image including a periodic pattern with a second image to be compared with the first image,
Storage means for storing a divided image composed of a plurality of blocks obtained by dividing the first image;
Similarity image generation means for generating a similarity image composed of a plurality of blocks having the similarity between the divided image stored in the storage means and the second image as pixel values;
Based on the similarity exceeding a predetermined threshold value among the similarities included in each block forming the similarity image generated by the similarity image generating means, a search range where a corresponding point can exist is calculated. Search range calculation means,
Propagation processing is performed on the adjacent block adjacent to the own block, and the propagation processing is performed from the adjacent block by adding the allowable amount of the difference between the corresponding points between the blocks to the search range calculated by the search range calculation means Processing to propagate the restriction range obtained by adding the allowable amount of the difference between corresponding points between the blocks to the updated search range while updating the search range using the set restriction range. Repetitively, a search range narrowing means for narrowing down the search range;
Corresponding points that specify the position of the corresponding point on the second image corresponding to the position of the block center of each block obtained by dividing the first image based on the search range narrowed down by the search range narrowing means A corresponding point search device comprising: a specifying unit.
前記第1の画像を分割した複数のブロックからなる分割画像と前記第2の画像との類似度を画素値として持つ複数のブロックからなる類似度画像を生成する類似度画像生成手順と、
前記類似度画像生成手順により生成された前記類似度画像を形成する各ブロックに含まれる類似度のうちの所定の閾値を超える類似度に基づいて、対応点が存在し得る探索範囲をそれぞれ算定する探索範囲算定手順と、
前記探索範囲算定手順により算定された探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を自ブロックに隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理するとともに、隣接ブロックより伝搬処理された制約範囲を用いて前記探索範囲を更新しつつ該更新した探索範囲に対してブロック間の対応点の差異の許容量を加えた制約範囲を隣接する隣接ブロックに対して伝搬処理する処理を繰り返して、前記探索範囲を絞り込む探索範囲絞込手順と、
前記探索範囲絞込手順により絞り込まれた探索範囲に基づいて、前記第1の画像を分割した各ブロックのブロック中心の位置に対応する前記第2の画像上の対応点の位置を特定する対応点特定手順と
をコンピュータに実行させる対応点探索プログラム。 A corresponding point search program that is executed by a corresponding point search device that searches for corresponding points that associate a first image including a periodic pattern with a second image to be compared with the first image. ,
A similarity image generation procedure for generating a similarity image composed of a plurality of blocks having pixel values as similarities between a divided image composed of a plurality of blocks obtained by dividing the first image and the second image;
Based on the similarity exceeding a predetermined threshold among the similarities included in each block forming the similarity image generated by the similarity image generation procedure, search ranges where corresponding points can exist are calculated. Search range calculation procedure;
Propagation processing is performed for the adjacent block adjacent to the own block, and the propagation processing is performed from the adjacent block by adding a tolerance of the difference between corresponding points between blocks to the search range calculated by the search range calculation procedure. Processing to propagate the restriction range obtained by adding the allowable amount of the difference between corresponding points between the blocks to the updated search range while updating the search range using the set restriction range. Repeat the search range narrowing procedure for narrowing down the search range,
Corresponding point that specifies the position of the corresponding point on the second image corresponding to the position of the block center of each block obtained by dividing the first image based on the search range narrowed down by the search range narrowing procedure Corresponding point search program that causes a computer to execute a specific procedure.
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