JP5971112B2 - Image processing method, image processing apparatus, and image processing program - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image processing method, an image processing apparatus, and an image processing program.
複数の画像間の差分を抽出するために、当該複数の画像の特徴点を用いて画像同士の位置合わせを行う技術がある。特徴点とは、画像から抽出された代表的な画像位置を示す点である。特徴点の抽出には、例えば、画像に含まれる建物等の物体の角や交差点等の部分が用いられる。画像から抽出した特徴点と他の画像の特徴点とを対応付け、対応付けられた特徴点同士の位置を合わせることで、複数の画像間の位置合わせが行われる。 In order to extract a difference between a plurality of images, there is a technique for aligning images using feature points of the plurality of images. A feature point is a point indicating a representative image position extracted from an image. For the extraction of feature points, for example, a corner of an object such as a building or an intersection included in an image is used. By aligning the feature points extracted from the images with the feature points of other images and matching the positions of the associated feature points, alignment between the plurality of images is performed.
また、画像の特徴点を用いた技術としては、例えば、旧空中写真画像と新空中写真画像から特徴点を抽出し、新旧空中写真画像の特徴点の対応関係を特定することによって旧空中写真画像と新空中写真画像との位置合わせのためのパラメータを計算する技術がある。 In addition, as a technique using the feature points of the image, for example, the feature points are extracted from the old aerial photograph image and the new aerial photograph image, and the correspondence between the feature points of the old and new aerial photograph images is specified, for example, There is a technique for calculating parameters for the alignment of a new aerial photograph image.
画像間で特徴点同士を対応付ける際には、一方の画像におけるすべての特徴点について、他方の画像の特徴点との対応付けが正しいことは少なく、対応付けが不正な特徴点のペアが存在する。対応付けが不正な特徴点のペアが多いほど、位置合わせの精度は低下する。しかしながら、対応付けが不正な特徴点のペアを特定して除去するための処理は複雑であり、処理負荷が高く、処理に長時間を要するという問題があった。 When associating feature points between images, it is unlikely that all feature points in one image are correctly associated with feature points in the other image, and there are pairs of feature points that are not correctly associated. . The greater the number of feature point pairs with incorrect association, the lower the alignment accuracy. However, the process for specifying and removing feature point pairs with incorrect associations is complicated, and there is a problem that the processing load is high and the process takes a long time.
一側面では、本発明は、画像間での特徴点の対応付けが正しいかを簡易な処理で判定可能な画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラムを提供することを目的とする。 In one aspect, an object of the present invention is to provide an image processing method, an image processing apparatus, and an image processing program capable of determining whether or not feature points are correctly associated between images by simple processing.
1つの案では、画像処理装置によって次のような処理が行われる画像処理方法が提供される。この画像処理方法において、画像処理装置は、第1の画像から抽出された複数の特徴点のそれぞれと、第2の画像から抽出された複数の特徴点のそれぞれとを一対一で対応付けて生成された複数の特徴点ペアを取得し、第1の画像と第2の画像とを並列させた状態において、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きを、複数の特徴点ペアのそれぞれについて算出し、算出された傾きの頻度に基づいて、複数の特徴点ペアのそれぞれについて含まれる特徴点同士の対応付けが正しいか否かを判定する。 In one proposal, an image processing method is provided in which the following processing is performed by an image processing apparatus. In this image processing method, the image processing apparatus generates a plurality of feature points extracted from the first image and a plurality of feature points extracted from the second image in a one-to-one correspondence. In the state where the plurality of feature point pairs obtained are obtained and the first image and the second image are arranged in parallel, the inclination of the straight line connecting the feature points included in the feature point pair is determined by the plurality of feature point pairs. It calculates about each and it determines whether the matching of the feature points contained about each of several feature point pairs is correct based on the frequency of the calculated inclination.
また、1つの案では、上記の画像処理方法と同様の処理を実行する画像処理装置が提供される。
更に、1つの案では、上記の画像処理方法と同様の処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラムが提供される。
Further, in one proposal, an image processing apparatus that performs the same processing as the above-described image processing method is provided.
Furthermore, in one proposal, an image processing program for causing a computer to execute the same processing as the above-described image processing method is provided.
一側面では、画像間での特徴点の対応付けが正しいかを簡易な処理で判定可能となる。 In one aspect, it is possible to determine whether or not the feature point association between images is correct with a simple process.
以下、本実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態の画像処理装置の機能構成例および動作例を示す図である。画像処理装置10は、例えば、画像処理を行うコンピュータである。画像処理装置10は、記憶部11および制御部12を有する。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration example and an operation example of the image processing apparatus according to the first embodiment. The
記憶部11は、例えば、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリ、あるいは、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置によって実現される。記憶部11は、画像1(第1の画像)から抽出された複数の特徴点1a,1b,1c,1dのそれぞれと、画像2(第2の画像)から抽出された複数の特徴点2a,2b,2c,2dのそれぞれとを一対一で対応付けて生成された複数の特徴点ペアに関する情報を記憶する。
The
制御部12は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサや、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のその他の電子回路を用いて実現される。
The
制御部12は、記憶部11から複数の特徴点ペアに関する情報を取得する。制御部12は、画像1と画像2とを並列させた状態において、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きを、複数の特徴点ペアのそれぞれについて算出する。そして、制御部12は、算出された傾きの頻度に基づいて、複数の特徴点ペアのそれぞれについて特徴点同士の対応付けが正しいかを判定する。
The
各特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きの頻度の分布には、各画像に含まれる被写体同士の関係性に応じて、特有の性質が現れる。制御部12は、このような性質に鑑み、各特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きの頻度に基づくことで、各特徴点ペアについて特徴点同士の対応付けが正しいかを正確に判定することができる。
In the distribution of the inclination frequency of the straight line connecting the feature points included in each feature point pair, a specific property appears according to the relationship between the subjects included in each image. In view of such properties, the
また、特徴点同士が間違って対応付けられた特徴点ペアを排除する方法としては、RANSAC(Random Sample Consensus)法やLMedS(Least Median Square)法を用いた方法が知られている。これらの方法では、一方の画像の特徴点と他方の画像の特徴点とのほぼすべての組合せの数だけ繰り返し演算が行われるため、処理負荷が大きい。例えば、特徴点の数が100であり、その中から対応付けが正しい特徴点のペアを4組抽出する場合に、すべての特徴点の組合せについて演算を行うものとすると、100C4=3921225回の演算が実行されることになる。 In addition, as a method for eliminating a feature point pair in which feature points are erroneously associated with each other, a method using a RANSAC (Random Sample Consensus) method or a LMedS (Least Median Square) method is known. In these methods, since the calculation is repeatedly performed for almost all combinations of the feature points of one image and the feature points of the other image, the processing load is large. For example, when the number of feature points is 100, and four pairs of feature points with the correct association are extracted from them, assuming that all combinations of feature points are calculated, 100 C 4 = 3921225 times Will be executed.
これに対して、制御部12は、直線の傾きの算出を各画像の特徴点の数だけ繰り返すため、処理負荷が大きく低減される。特徴点の数が100の場合には、傾きの計算の回数は100回に低減される。すなわち、本実施の形態の画像処理装置10によれば、画像間での特徴点の対応付けが正しいかを簡易な処理で判定可能となる。
On the other hand, since the
制御部12は、例えば、傾きの頻度が特定の角度の範囲に一定割合以上集中して分布している場合に、複数の特徴点ペアのうち、算出された直線の傾きがその特定の範囲に含まれる特徴点ペアを正しい特徴点ペアと判定する。例えば、制御部12は、傾きの頻度がある1つの特定の角度に一定割合以上集中して分布している場合に、算出された直線の傾きがその特定の角度である特徴点ペアを、特徴点同士の対応付けが正しい特徴点ペアと判定する。また、上記の特定の角度の範囲は、第1の画像と第2の画像とを並列させる方向に応じて決定されてもよい。
For example, when the inclination frequency is concentrated and distributed over a certain ratio or more in a specific angle range, the
ここで、図1には、画像1に含まれる被写体を上方向に平行移動した被写体が画像2に含まれる場合の例を示す。画像1からは、特徴点1a,1b,1c,1dが検出され、画像2からは、特徴点2a,2b,2c,2dが検出されたものとする。また、特徴点1aと特徴点2a、特徴点1bと特徴点2b、特徴点1cと特徴点2cおよび特徴点1dと特徴点2dは、各画像の特徴点同士が一対一で対応付けられた特徴点ペアである。更に、特徴点1aと特徴点2a、特徴点1bと特徴点2bおよび特徴点1cと特徴点2cの対応付けは正しく、特徴点1dと特徴点2dの対応付けは不正であるものとする。
Here, FIG. 1 shows an example in which a subject obtained by parallel translation of a subject included in
制御部12は、画像1,2を例えば水平方向に並列させて処理を行うものとする。ここで、ヒストグラム3は、制御部12により算出された、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きの頻度の分布を示す。図1の例では、特徴点1aと特徴点2a、特徴点1bと特徴点2bおよび特徴点1cと特徴点2cを結ぶ直線の傾きは共に15°付近であり、15°付近の傾きの頻度は3となる。一方、特徴点1dと特徴点2dを結ぶ直線の傾きは359°付近であり、359°付近の傾きの頻度は1となる。この場合、傾きの頻度の分布は傾き15°に集中していると判定される。
The
このとき、算出された傾きが、傾きの頻度の分布が集中している15°である特徴点ペア、または15°を中心とした所定範囲に含まれるような特徴点ペアが、特徴点同士の対応付けが正しいものとして判定される。すなわち、特徴点1aと特徴点2a、特徴点1bと特徴点2bおよび特徴点1cと特徴点2cの対応付けは、正しいと判定される。一方、算出された傾きが、傾きの頻度の分布が集中していない359°付近である特徴点ペアに含まれる特徴点1dと特徴点2dの対応付けは、不正と判定される。
At this time, a feature point pair whose calculated slope is 15 ° where the frequency distribution of the slope is concentrated, or a feature point pair included in a predetermined range centered on 15 °, It is determined that the correspondence is correct. That is, it is determined that the correspondence between the
以上の第1の実施の形態の画像処理装置10によれば、画像1と画像2とを並列させた状態で、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きを算出し、算出した傾きの頻度に基づいて特徴点ペアのそれぞれについて、対応付けが正しいか否かを判定する。これにより、画像間での特徴点ペアのそれぞれについて、対応付けが正しいか否かを簡易な処理で判定可能となる。
According to the
[第2の実施の形態]
図2は、第2の実施の形態の画像処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。画像処理装置100は、画像処理機能を有するコンピュータである。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the image processing apparatus according to the second embodiment. The
画像処理装置100は、位置合わせを行う2つの画像のデータを、例えばクライアント40から受信する。画像処理装置100は、2つの画像間で類似する特徴量を有する特徴点同士を一対一で対応付けて複数の特徴点ペアを生成し、対応付けた特徴点間の位置関係に基づいて2つの画像の位置合わせを行う。また、画像処理装置100は、複数の特徴点ペアのそれぞれについて、特徴点同士の対応付けが正しいか否かを判定する機能を有する。画像処理装置100は、特徴点同士の対応付けが正しいと判定された特徴点のみ用いて位置合わせを行う。
For example, the
画像処理装置100は、プロセッサ101、RAM102、HDD103、画像信号処理部104、入力信号処理部105、ディスクドライブ106および通信インタフェース107を有する。
The
プロセッサ101は、プログラムの命令を実行する演算器を含む。プロセッサ101は、HDD103に記憶されているプログラムやデータの少なくとも一部をRAM102にロードしてプログラムを実行する。なお、プロセッサ101は複数のプロセッサコアを備えてもよい。また、画像処理装置100は、複数のプロセッサを備えてもよい。また、画像処理装置100は、複数のプロセッサまたは複数のプロセッサコアを用いて並列処理を行ってもよい。また、2以上のプロセッサの集合、FPGAやASIC等の専用回路、2以上の専用回路の集合、プロセッサと専用回路の組合せ等を「プロセッサ」と呼んでもよい。
The
RAM102は、プロセッサ101が実行するプログラムやプログラムから参照されるデータを一時的に記憶する揮発性メモリである。なお、画像処理装置100は、複数個の揮発性メモリを備えてもよい。
The
HDD103は、OS(Operating System)やファームウェアやアプリケーションソフトウェア等のソフトウェアのプログラムおよびデータを記憶する不揮発性の記憶装置である。なお、画像処理装置100は、SSD(Solid State Drive)等の他の種類の記憶装置を備えてもよく、複数個の不揮発性の記憶装置を備えてもよい。
The
画像信号処理部104は、プロセッサ101からの命令に従って、画像処理装置100に接続されたディスプレイ21に画像を出力する。ディスプレイ21としては、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイ等を用いることができる。
The image
入力信号処理部105は、画像処理装置100に接続された入力デバイス22から入力信号を取得し、プロセッサ101に通知する。入力デバイス22としては、マウスやタッチパネル等のポインティングデバイス、キーボード等を用いることができる。
The input
なお、ディスプレイ21や入力デバイス22は、画像処理装置100の筐体と一体に形成されていてもよい。
ディスクドライブ106は、記録媒体23に記録されたプログラムやデータを読み取る駆動装置である。記録媒体23として、例えば、フレキシブルディスク(FD:Flexible Disk)やHDD等の磁気ディスク、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスク、光磁気ディスク(MO:Magneto-Optical disk)を使用できる。ディスクドライブ106は、プロセッサ101からの命令に従って、記録媒体23から読み取ったプログラムやデータをRAM102またはHDD103に格納する。なお、画像処理装置100はディスクドライブ106を備えていなくてもよい。
The
The
通信インタフェース107は、ネットワーク30を介して、クライアント40などの他の情報処理装置と通信を行う。
図3は、画像処理装置の機能構成の例を示すブロック図である。画像処理装置100は、画像情報記憶部110、特徴点ペア算出部120、特徴点情報記憶部130、特徴点ペア判定部140、頻度情報記憶部150および位置合わせ処理部160を有する。
The
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the image processing apparatus. The
画像情報記憶部110は、位置合わせを行う2つの画像を示す情報を記憶する。なお、本実施の形態では、位置合わせを行う2つの画像はいずれも写真であるものとする。
特徴点ペア算出部120は、画像情報記憶部110に記憶された画像情報に基づいて、各画像の特徴点を抽出する。次に、特徴点ペア算出部120は、一方の画像の特徴点と他方の画像の特徴点とを対応付けた特徴点ペアを複数生成し、生成された特徴点ペアに関する情報を特徴点情報記憶部130に格納する。特徴点ペアには、互いの特徴量が類似する特徴点同士が対応付けられる。
The image
The feature point
特徴点情報記憶部130は、特徴点ペア算出部120によって生成された各特徴点ペアに関する情報を記憶する。
特徴点ペア判定部140は、位置合わせを行う各画像を所定方向に並列させた状態において、生成された複数の特徴点ペアのそれぞれについて、各特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きを算出する。算出される傾きとは、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線と所定の基準線との角度である。本実施の形態では、基準線を水平線とし、注目点から水平線に沿って右方向を0°とし、左回り方向を正の回転方向、右回り方向を負の回転方向とする。特徴点ペア判定部140は、各特徴点ペアについて算出した傾きの頻度情報を生成して、頻度情報記憶部150に格納する。
The feature point
The feature point
特徴点ペア判定部140は、生成した頻度情報に基づいて、特徴点ペアのそれぞれについて、含まれる特徴点同士の対応付けが正しいか否かを判定し、対応付けが誤っていると判定された特徴点ペアの情報を特徴点ペアテーブルから削除する。
Based on the generated frequency information, the feature point
頻度情報記憶部150は、特徴点ペア判定部140により生成された、特徴点ペアについて算出された傾きの頻度情報を一時的に記憶する。
位置合わせ処理部160は、特徴点ペアテーブルに登録されている各特徴点ペアに含まれる特徴点同士の位置関係に基づいて、画像間の位置合わせを行う。
The frequency
The
図4は、特徴点ペアテーブルの例を示す図である。特徴点ペアテーブル131は、各特徴点ペアに関する情報を特徴点ペア毎に格納するテーブルである。特徴点ペアテーブル131は、特徴点情報記憶部130に記憶されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a feature point pair table. The feature point pair table 131 is a table that stores information on each feature point pair for each feature point pair. The feature point pair table 131 is stored in the feature point
特徴点ペアテーブル131は、ID、特徴点#1、特徴点#2および傾きの項目を有する。IDの項目には、特徴点ペアを識別するための番号が設定される。特徴点#1には、2つの画像のうちの一方の画像における特徴点の座標が設定される。特徴点#2には、2つの画像のうちの他方の画像における特徴点の座標が設定される。
The feature point pair table 131 includes items of ID,
同一IDに対応付けられた、特徴点#1,#2に設定された2つの特徴点により、1組の特徴点ペアが構成される。位置合わせの対象となる各画像からは同数の特徴点が抽出され、一方の画像の特徴点のそれぞれと他方の画像の特徴点のそれぞれとが一対一で対応付けられる。これにより、一方の画像から抽出された特徴点と同じ数の特徴点ペアが生成される。 One feature point pair is configured by the two feature points set in the feature points # 1 and # 2 associated with the same ID. The same number of feature points are extracted from each image to be aligned, and each feature point of one image and each feature point of the other image are associated one-to-one. Thereby, the same number of feature point pairs as the feature points extracted from one image are generated.
傾きの項目には、2つの画像が並んだ状態において、特徴点ペアについて算出された傾きが設定される。
図5は、特徴点ペアについての傾きの頻度情報に基づくヒストグラムの例を示す図である。ヒストグラム151は、各特徴点ペアについての傾きの頻度情報に基づくヒストグラムである。ヒストグラム151に対応する頻度情報は、頻度情報記憶部150に記憶されている。ヒストグラム151において、x軸は特徴点ペアについて算出された傾きを示し、y軸は当該傾きの頻度を示す。
In the item of inclination, an inclination calculated for a feature point pair in a state where two images are arranged is set.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a histogram based on inclination frequency information for feature point pairs. The
次に、水平方向に画像を並べた場合において、2つの画像の被写体の状態と傾きの頻度情報との関係について説明する。なお、以下の図6〜図9において、破線矢印は、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結んだ直線を示す。 Next, when images are arranged in the horizontal direction, the relationship between the subject state of two images and the frequency information of inclination will be described. In addition, in the following FIGS. 6-9, the broken-line arrow shows the straight line which connected the feature points contained in the feature point pair.
図6は、被写体が平行移動の関係にあるときのヒストグラムの例を示す図である。画像113は、画像112に含まれる被写体111が右下方向に平行移動された画像である。
画像112からは、特徴点112a,112b,112c,112dが抽出され、画像113からは、特徴点113a,113b,113c,113dが抽出されたものとする。特徴点112aと特徴点113a、特徴点112bと特徴点113b、特徴点112cと特徴点113cは、それぞれ特徴点ペアとして対応付けられ、対応付けが正しいものとする。一方、特徴点112dと特徴点113dは、特徴点ペアとして対応付けられたが、対応付けが不正であるものとする。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a histogram when the subject has a translational relationship. The
It is assumed that feature points 112a, 112b, 112c, and 112d are extracted from the
特徴点ペア判定部140は、各特徴点ペアについて特徴点同士を直線で結び、それらの直線の傾き(角度)を算出する。図6で示すように、画像112,113を水平方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは同一となる。このため、対応付けが正しい特徴点ペアについての傾きは、ヒストグラム152のように1つの値に集中する。一方、特徴点112d,113dの特徴点ペアのような対応付けが不正な特徴点ペアについては、算出される直線の傾きは不定であるため、1つの値に集中せずに分散する。その結果、対応付けが正しい特徴点ペアの傾きの頻度は、他の傾きの頻度と比べ突出し、頻度の分布には顕著なピークが現れる。
The feature point
したがって、水平方向に画像を並べたとき、傾きの頻度の分布に顕著なピークが現れる場合、ピークに対応する傾きが算出された特徴点ペアを、特徴点同士の対応付けが正しい特徴点ペアを判定できる。なお、例えば、画像の歪みを考慮して、算出された傾きがピークを中心とした一定幅に含まれるような特徴点ペアを、特徴点同士の対応付けが正しい特徴点ペアと判定してもよい。 Therefore, when a significant peak appears in the slope frequency distribution when images are arranged in the horizontal direction, a feature point pair whose slope corresponding to the peak is calculated is a feature point pair whose feature points are correctly associated with each other. Can be judged. Note that, for example, in consideration of image distortion, a feature point pair in which the calculated inclination is included in a certain width centered on a peak may be determined as a feature point pair in which the feature points are correctly associated with each other. Good.
図7は、画像が拡大縮小の関係にあるときのヒストグラムの例を示す図である。画像114,115には、同一の被写体111が含まれている。また、画像115は、画像114を拡大した画像である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a histogram when an image is in a scaling relationship. The
画像114からは、特徴点114a,114b,114c,114dが抽出され、画像115からは、特徴点115a,115b,115c,115dが抽出されたものとする。特徴点114aと特徴点115a、特徴点114bと特徴点115b、特徴点114cと特徴点115cは、それぞれ特徴点ペアとして対応付けられ、対応付けが正しいものとする。一方、特徴点114dと特徴点115dは、特徴点ペアとして対応付けられたが、対応付けが不正であるものとする。
It is assumed that feature points 114a, 114b, 114c, and 114d are extracted from the
図7で示すように、画像114,115の上端を揃えて水平方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、270°〜0°(360°)の範囲内となる。一方、特徴点114d,115dの特徴点ペアのような対応付けが不正な特徴点ペアの傾きは、不定であるため、各特徴点ペアについて算出された傾きにばらつきが生じる。そのため、上記の場合の特徴点ペアについて算出された傾きの頻度は、ヒストグラム153のように270°〜0°の範囲内に集中する。したがって、画像114,115を上端を揃えて水平方向に並べたとき、270°〜0°(360°)の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。
As shown in FIG. 7, in a state where the upper ends of the
なお、例えば、画像114,115の下端を揃えて水平方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、0°〜90°の範囲内となる。したがって、画像114,115を下端を揃えて水平方向に並べたとき、0°〜90°の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。
Note that, for example, in a state where the lower ends of the
また、以上の説明は、他方の画像115が一方の画像114を拡大したものであるケースであるが、例えば、他方の画像が一方の画像を縮小したものである場合は、次のように判定される。各画像を上端を揃えて水平方向に並べたとき、0°〜90°の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。一方、各画像を下端を揃えて水平方向に並べたとき、270°〜0°(360°)の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。
The above description is a case where the
また、図示していないが、例えば、右側に配置した画像内の被写体が、左側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の左端より左外側の点を基準として右回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、270°〜0°の範囲内となる。一方、右側に配置した画像内の被写体が、左側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の左端より左外側の点を基準として左回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、0°〜90°の範囲内となる。 Although not shown, for example, a subject in an image arranged on the right side rotates a subject in an image of the same size arranged on the left side clockwise with respect to a point on the left outer side from the left end of the image. If it is, the inclination calculated for each feature point pair with the correct association is in the range of 270 ° to 0 °. On the other hand, when the subject in the image arranged on the right side is a subject in the same-size image arranged on the left side rotated counterclockwise with respect to a point outside the left end of the image, the association is performed. The slope calculated for each correct feature point pair is in the range of 0 ° to 90 °.
また、右側に配置した画像内の被写体が、左側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の右端より右外側の点を基準として左回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、270°〜0°の範囲内となる。一方、右側に配置した画像内の被写体が、左側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の右端より右外側の点を基準として右回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、0°〜90°の範囲内となる。 In addition, when the subject in the image arranged on the right side is a subject in the image of the same size arranged on the left side rotated counterclockwise with respect to a point outside the right end of the image, the association is performed. The slope calculated for each correct feature point pair is in the range of 270 ° to 0 °. On the other hand, if the subject in the image arranged on the right side is a subject in the image of the same size arranged on the left side rotated clockwise with respect to a point outside the right end of the image, the association is performed. The slope calculated for each correct feature point pair is in the range of 0 ° to 90 °.
したがって、同サイズの画像を水平方向に並べたとき、270°〜0°または0°〜90°のいずれかの範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合は、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。 Therefore, when the images of the same size are arranged in the horizontal direction, if the distribution of the inclination frequency is concentrated in one of the ranges of 270 ° to 0 ° or 0 ° to 90 °, the calculated inclination is within the range. It is presumed that the feature point pairs not included in are not correctly associated with each other.
図8は、被写体が回転の関係にあるときのヒストグラムの例を示す図である。画像117は、画像116に含まれる被写体111が画像116の内部の一点を中心として回転された画像である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a histogram when the subject is in a rotational relationship. The
画像116からは、特徴点116a,116b,116c,116dが抽出され、画像117からは、特徴点117a,117b,117c,117dが抽出されたものとする。特徴点116aと特徴点117a、特徴点116bと特徴点117b、特徴点116cと特徴点117cは、それぞれ特徴点ペアとして対応付けられ、対応付けが正しいものとする。一方、特徴点116dと特徴点117dは、特徴点ペアとして対応付けられたが、対応付けが不正であるものとする。
It is assumed that feature points 116a, 116b, 116c, and 116d are extracted from the
図8で示すように、画像116,117を水平方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、0°(360°)−n°〜0°+n°(ただし、0<n<90)の範囲内となる。一方、特徴点116d,117dの特徴点ペアのように対応付けが不正な特徴点ペアの傾きは、不定であるため、各特徴点ペアについて算出された傾きにばらつきが生じる。そのため、上記の場合の特徴点ペアについて算出された傾きの頻度は、ヒストグラム154のように0°(360°)−n°〜0°+n°の範囲内に集中する。なお、nがとり得る範囲は理論上0<n<90であるが、対応付けが正しい特徴点ペアについて算出された傾きが90°に近づくケースは希である。そのため、実用上は、nの最大値を45°程度に設定してもよい。
As shown in FIG. 8, in the state where the
以上より、水平方向に画像を並べたとき、0°(360°)−n°〜0°+n°の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合は、算出された傾きが当該範囲内に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。 From the above, when the images are arranged in the horizontal direction, when the distribution of inclination frequencies is concentrated in the range of 0 ° (360 °) −n ° to 0 ° + n °, the calculated inclination is within the range. For feature point pairs not included, it is presumed that the feature points are not correctly associated with each other.
図9は、第2の実施の形態の画像処理の例を示すフローチャートである。以下、図9に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
(ステップS11)特徴点ペア算出部120は、画像情報記憶部110に記憶された各画像の情報に基づいて、各画像から特徴点を抽出する。特徴点の抽出は、例えば、建物の角や交差点等の点を用いて抽出してもよい。また、特徴点の抽出は、SIFT(Scale Invariant Feature Transform)やSURF(Speeded Up Robust Feature)等を用いて行ってもよい。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of image processing according to the second embodiment. In the following, the process illustrated in FIG. 9 will be described in order of step number.
(Step S11) The feature point
(ステップS12)特徴点ペア算出部120は、一方の画像の特徴点のそれぞれと、他方の画像の特徴点のそれぞれとを一対一で対応付けた特徴点ペアを生成する。そして、生成した特徴点ペアに関する情報を特徴点情報記憶部130に記憶する。
(Step S12) The feature point
特徴点の対応付けの手順としては、例えば、特徴点ペア算出部120はまず、抽出した各特徴点について特徴点の情報を示す特徴量を算出する。特徴量には、例えば、抽出した特徴点での特徴ベクトルを特徴量として抽出したSIFT特徴量やSURF特徴量等がある。また、特徴量は、特徴点を中心とした所定の領域内における各画素の輝度の平均値や分散値に基づいて算出してもよい。
As a procedure for associating feature points, for example, the feature point
次に、特徴点ペア算出部120は、一方の画像の特徴点の特徴量と最も類似度の高い特徴量を有する特徴点を他方の画像から特定する。そして、特定した特徴点と一方の画像の特徴点を対応付けることで特徴点ペアを生成する。
Next, the feature point
(ステップS13)特徴点ペア判定部140は、各画像を所定の方向(ここでは、水平方向)に並べた状態において、各特徴点ペアについて、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結んだ直線の傾きを算出する。このとき、特徴点ペア判定部140は、各画像の上端または下端が水平方向で一致するように画像を並列させる。また、傾きは、一方の画像の特徴点から他方の画像の特徴点に向かう方向と、水平線に沿った右方向とがなす角度である。
(Step S13) The feature point
特徴点ペア判定部140は、算出した傾きを、特徴点ペアテーブル131における対応する特徴点ペアの傾きとして登録する。そして、特徴点ペア判定部140は、特徴点ペアテーブル131の各特徴点ペアの傾きの頻度を示す情報に基づいて頻度情報を生成し、頻度情報記憶部150に登録する。
The feature point
(ステップS14)特徴点ペア判定部140は、頻度情報に基づき、算出された傾きが1つの角度に集中しているか(すなわち、頻度の分布に顕著なピークがあるか)判定する。傾きが1つの角度に集中している場合、処理をステップS15へ進める。傾きが1つの角度に集中していない場合、処理をステップS16へ進める。
(Step S14) The feature point
傾きが1つの角度に集中しているか否かは、ヒストグラムにおいて顕著なピークが存在するか否かによって判断できる。例えば、1番高い頻度が2番目に高い頻度に対して数倍(例えば、3倍)以上か否かにより判断できる。また、全頻度の合計に対して1番高い頻度が所定の割合(例えば、40%)以上か否かにより判断してもよい。 Whether or not the inclination is concentrated at one angle can be determined by whether or not there is a significant peak in the histogram. For example, the determination can be made based on whether the highest frequency is several times (for example, three times) or more than the second highest frequency. Further, the determination may be made based on whether or not the highest frequency relative to the total of all frequencies is equal to or higher than a predetermined ratio (for example, 40%).
(ステップS15)特徴点ペア判定部140は、算出された傾きが、1番高い頻度である傾き(顕著なピークに対応する傾き)を中心とした一定範囲に含まれる特徴点ペアのそれぞれについて、含まれる特徴点同士の対応付けが正しいと判定する。1番高い頻度である傾きを中心とした範囲は、例えば、当該傾き−3°〜当該傾き+3°の範囲である。特徴点ペア判定部140は、対応付けが正しいと判定されなかった特徴点ペアの情報を特徴点ペアテーブル131から削除する。
(Step S15) The feature point
(ステップS16)特徴点ペア判定部140は、頻度情報に基づき、0°〜90°の範囲に頻度の分布が集中しているか判定する。当該範囲に頻度の分布が集中している場合、特徴点ペア判定部140は、角度範囲を0°〜90°に設定する。そして、処理をステップS19へ進める。一方、当該範囲に頻度の分布が集中していない場合、処理をステップS17へ進める。
(Step S16) The feature point
頻度の分布が集中しているか否かは、例えば、0°〜90°の範囲の頻度の合計が、0°〜90°以外の範囲の頻度の合計の数倍(例えば、2倍)以上か否かにより判断できる。 Whether or not the frequency distribution is concentrated is, for example, whether the sum of the frequencies in the range of 0 ° to 90 ° is several times (for example, twice) the sum of the frequencies in the range other than 0 ° to 90 °. It can be judged by whether or not.
(ステップS17)特徴点ペア判定部140は、頻度情報に基づき、270°〜360°の範囲に頻度の分布が集中しているか判定する。当該範囲に頻度の分布が集中している場合、特徴点ペア判定部140は、角度範囲を270°〜360°に設定する。そして、処理をステップS19へ進める。一方、当該範囲に頻度の分布が集中していない場合、処理をステップS18へ進める。
(Step S17) The feature point
頻度の分布が集中しているか否かは、例えば、270°〜360°の範囲の頻度の合計が、270°〜360°以外の範囲の頻度の合計の数倍(例えば、2倍)以上か否かにより判断できる。 Whether or not the frequency distribution is concentrated is, for example, whether the total frequency in the range of 270 ° to 360 ° is several times (for example, twice) or more of the total frequency in the range other than 270 ° to 360 °. It can be judged by whether or not.
(ステップS18)特徴点ペア判定部140は、頻度情報に基づき、0°を中心として傾きの頻度の分布が集中する範囲を算出する。当該範囲の算出は、0°(360°)−n°〜0°+n°(nは、1以上の整数)の範囲の頻度の合計が全頻度の合計に対して所定の割合(例えば、50%)になるようにnを算出することで実現できる。なお、前述のように、nの範囲は理論上は0<n<90であるが、実用上は0<n<45程度とすることができる。特徴点ペア判定部140は、算出したnの値を用いて、角度範囲を0°(360°)−n°〜0°+n°に設定する。
(Step S18) Based on the frequency information, the feature point
(ステップS19)特徴点ペア判定部140は、ステップS16乃至ステップS18のいずれかで設定された角度範囲に含まれる傾きが算出された特徴点ペアのそれぞれについて、含まれる特徴点同士の対応付けが正しいと判定する。特徴点ペア判定部140は、対応付けが正しいと判定されなかった特徴点ペアの情報を特徴点ペアテーブル131から削除する。
(Step S19) The feature point
(ステップS20)位置合わせ処理部160は、特徴点ペアテーブル131に現時点で登録されている特徴点ペアの位置関係に基づいて各画像の位置合わせを実施する。また、位置合わせ処理部160は、位置合わせを行った状態で、各画像間で差分が大きい領域を検出し、その領域を示す情報を出力してもよい。
(Step S <b> 20) The
なお、以上の図9の処理において、ステップS34,S35の処理順は変更可能である。ただし、ステップS32の判定処理は、ステップS34,S35の判定処理より優先されることが望ましい。また、ステップS34,S35の判定処理は、ステップS36の判定処理より優先されることが望ましい。 In the processing of FIG. 9 described above, the processing order of steps S34 and S35 can be changed. However, the determination process in step S32 is preferably prioritized over the determination processes in steps S34 and S35. In addition, it is desirable that the determination process in steps S34 and S35 has priority over the determination process in step S36.
第2の実施の形態の画像処理装置によれば、水平方向に並べた2つの画像について、特徴点ペアについて算出された傾きの頻度の分布が顕著なピークを持つ場合や特定の範囲に集中している場合、ピークに対応する傾きが算出された特徴点ペア、あるいは当該特定の範囲に含まれる傾きが算出された特徴点ペアに含まれる特徴点同士の対応付けが正しいと判定する。これにより、RANSAC法やLMedS法を用いた方法と比べ、対応付けが正しいかの判定を簡易な処理で実現できる。したがって、判定処理の負荷が軽減され、またその処理速度が向上する。 According to the image processing apparatus of the second embodiment, with respect to two images arranged in the horizontal direction, the distribution of inclination frequencies calculated for feature point pairs has a significant peak or is concentrated in a specific range. If it is determined that the feature point pair for which the slope corresponding to the peak is calculated or the feature point pair included in the feature point pair for which the slope included in the specific range is calculated is correct. Thereby, compared with the method using the RANSAC method or the LmedS method, it is possible to realize whether the association is correct by a simple process. Therefore, the load of the determination process is reduced and the processing speed is improved.
また、これにより、特徴点ペア全体に対する対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアの割合が小さい場合でも、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアを精度よく判定できる。例えば、RANSAC法やLMedS法によって特徴点ペアの組合せの中から最も座標のずれが少ない特徴点ペアの組合せを用いる方法では、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアが全体の半分以上を占めない場合、対応付けが不正である特徴点ペアの特定の精度が落ちる場合がある。一方、画像処理装置100を用いると、例えば、平行移動した画像同士について特徴点ペアを特定する場合、1番高い傾きの頻度が2番目に高い傾きの頻度の数倍(例えば、3倍)または全体の40%程度でも、対応付けが不正である特徴点ペアを特定できる。よって、1番高い傾きの頻度がそれ以外の傾きの頻度と比べ低い場合でも、対応付けが不正である特徴点同士を含む特徴点ペアを精度よく除去できる。
This also makes it possible to accurately determine a feature point pair including feature points that are correctly associated even when the ratio of feature point pairs that include feature points that are correctly associated with each other is small. For example, in the method using the feature point pair combination with the smallest coordinate deviation among the feature point pair combinations by the RANSAC method or the LmedS method, the feature point pair including the feature points with the correct correspondence is more than half of the whole. If it does not occupy, the accuracy of identifying a feature point pair whose association is incorrect may be reduced. On the other hand, when the
また、画像処理装置100は、水平方向に画像を並べたとき、1つの傾きに頻度の分布に顕著なピークが現れる場合、顕著なピークに対応する角度を中心とした一定範囲に含まれる傾きが算出された特徴点ペアを、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアと判定する。これにより、被写体が平行移動の関係にある2つの画像から抽出された特徴点ペアについて、特徴点ペアの対応付けが正しいか否かを判定できる。
In addition, when the
また、画像処理装置100は、270°〜0°または0°〜90°のいずれかの範囲内のみに当該傾きの頻度の分布が集中する場合、当該範囲内の傾きが算出された特徴点ペアを対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアと判定する。これにより、拡大・縮小の関係にある2つの画像から抽出された特徴点ペアについて、特徴点ペアの対応付けが正しいか否かを判定できる。
In addition, when the distribution of the inclination frequency is concentrated only in one of the ranges of 270 ° to 0 ° or 0 ° to 90 °, the
また、画像処理装置100は、(360°)−n°〜0°+n°の範囲内に当該傾きの頻度の分布が集中する場合、当該範囲内の傾きが算出された特徴点ペアを対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアと判定する。これにより、被写体が画像内の一点を中心とした回転の関係にある2つの画像から抽出された特徴点ペアについて、特徴点ペアの対応付けが正しいか否かを判定できる。
Further, when the distribution of the frequency of the inclination is concentrated in the range of (360 °) −n ° to 0 ° + n °, the
なお、以上の第2の実施の形態では、画像を水平方向に並列させた場合について説明したが、画像を並列させる方向は水平方向に限らず、例えば、画像を垂直方向に並列させることもできる。なお、画像を垂直方向に並列させた場合の判定条件は、次の第3の実施の形態で説明する判定条件と同様である。 In the above second embodiment, the case where the images are arranged in the horizontal direction has been described. However, the direction in which the images are arranged in parallel is not limited to the horizontal direction, and for example, the images can be arranged in the vertical direction. . The determination conditions when images are arranged in parallel in the vertical direction are the same as the determination conditions described in the third embodiment.
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態の画像処理装置は、第2の実施の形態の画像処理装置100による処理の一部を変形したものである。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The image processing apparatus according to the third embodiment is obtained by modifying a part of the processing by the
図10は、第3の実施の形態の処理例を示す図である。画像212は、画像211に含まれる被写体111を右方向に平行移動した画像である。
画像211からは、特徴点211a,211b,211cが抽出され、画像212からは、特徴点212a,212b,212cが抽出されたものとする。特徴点211aと特徴点212a、特徴点211bと特徴点212bは、それぞれ特徴点ペアとして対応付けられ、対応付けが正しいものとする。一方、特徴点211cと特徴点212cは、特徴点ペアとして対応付けられたが、対応付けが不正であるものとする。特徴点211c,212cは、x座標のみが異なる座標に存在する。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of processing according to the third embodiment. The
It is assumed that feature points 211a, 211b, and 211c are extracted from the
図10上段のように画像211,212を水平方向に並列させた状態では、対応付けが不正である特徴点ペア(特徴点211cと特徴点212c)について算出された傾きは、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアについて算出された傾きと同一となる。このため、特徴点211cと特徴点212cとを含む特徴点ペアは、対応付けが不正であるにもかかわらず、対応付けが不正な特徴点ペアとして判定されない。
In the state where the
一方、図10下段のように画像211,212を垂直方向に並列させた状態では、対応付けが不正である特徴点ペア(特徴点211cと特徴点212c)について算出された傾きは、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアについて算出された傾きと異なる。このため、特徴点211cと特徴点212cとを含む特徴点ペアは、対応付けが不正な特徴点ペアとして正確に判定されない。
On the other hand, in the state where the
このように、各画像を並列させる方向により対応付けが不正な特徴点ペアを正確に判定できない場合がある。
そこで、第3の実施の形態では、各画像を複数の方向に並べ、それぞれの並列状態において特徴点ペアに含まれる特徴点の対応付けが正しいかを判定することで、判定精度を向上させる。本実施の形態では、各画像を水平方向に加えて垂直方向にも並列させるものとする。
As described above, there may be a case where a feature point pair with an incorrect association cannot be accurately determined depending on the direction in which the images are arranged in parallel.
Therefore, in the third embodiment, the determination accuracy is improved by arranging the images in a plurality of directions and determining whether or not the feature points included in the feature point pairs are correctly associated in each parallel state. In this embodiment, it is assumed that each image is arranged in parallel in the vertical direction in addition to the horizontal direction.
以下の説明では、第3の実施の形態の画像処理装置の構成要素について、第2の実施の形態の画像処理装置100と同様の符号を用いて示す。そして、第2の実施の形態と同様の機能・構成については説明を省略する。
In the following description, components of the image processing apparatus according to the third embodiment are indicated using the same reference numerals as those of the
まず、垂直方向に画像を並べた場合において、2つの画像の被写体の状態と傾きの頻度情報との関係について説明する。
図11は、被写体が平行移動の関係にあるときのヒストグラムの例を示す図である。画像214は、画像213に含まれる被写体111が右下方向に平行移動された画像である。
First, in the case where images are arranged in the vertical direction, the relationship between the subject state of two images and the frequency information of inclination will be described.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a histogram when the subject has a translational relationship. The
画像213からは、特徴点213a,213b,213c,213dが抽出され、画像214からは、特徴点214a,214b,214c,214dが抽出されたものとする。特徴点213aと214a、特徴点213bと214b、特徴点213cと214cは、それぞれ特徴点ペアとして対応付けられ、対応付けが正しいものとする。一方、特徴点213d,214dは、特徴点ペアとして対応付けられたが、対応付けが不正であるものとする。
It is assumed that feature points 213a, 213b, 213c, and 213d are extracted from the
図11で示すように、画像213,214を垂直方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは同一となる。一方、特徴点213d,214dの特徴点ペアのような対応付けが不正である特徴点ペアの傾きは、不定であるため、各特徴点ペアについて算出された傾きにばらつきが生じる。そのため、上記の場合の特徴点ペアについて算出された傾きの頻度は、ヒストグラム251のように1つの角度に集中し、頻度の分布には顕著なピークが現れる。
As shown in FIG. 11, in a state where the
したがって、垂直方向に画像を並べたとき、傾きの頻度の分布に顕著なピークが現れる場合は、ピークに対応する傾き、またはそのピークを中心とした一定幅に含まれる傾きが算出された特徴点ペアを、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアと判定できる。 Therefore, when images are arranged in the vertical direction, if a noticeable peak appears in the distribution of the frequency of inclination, the feature point for which the inclination corresponding to the peak or the inclination included in a certain width around the peak is calculated The pair can be determined as a feature point pair including feature points that are correctly associated.
なお、画像を水平方向に並べた場合、頻度の分布が集中する傾きは0°付近となる確率が高くなる。一方、画像を垂直方向に並べた場合、頻度の分布が集中する傾きは270°付近となる確率が高くなる。このように、垂直方向に画像を並べたときは、頻度の分布が集中する傾きが画像を水平方向に並べた場合と異なる。 Note that when images are arranged in the horizontal direction, the probability that the frequency distribution concentrates is near 0 °. On the other hand, when images are arranged in the vertical direction, the slope at which the frequency distribution is concentrated has a high probability of being around 270 °. As described above, when images are arranged in the vertical direction, the inclination at which the frequency distribution is concentrated is different from the case where the images are arranged in the horizontal direction.
図12は、画像が拡大縮小の関係にあるときのヒストグラムの例を示す図である。画像215,216には、同一の被写体111が含まれている。画像216は、画像215を拡大した画像である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a histogram when images are in a relationship of enlargement / reduction. The
画像215からは、特徴点215a,215b,215c,215dが抽出され、画像216からは、特徴点216a,216b,216c,216dが抽出されたものとする。特徴点215aと特徴点216a、特徴点215bと特徴点216b、特徴点215cと特徴点216cは、それぞれ特徴点ペアとして対応付けられ、対応付けが正しいものとする。一方、特徴点215dと特徴点216dは、特徴点ペアとして対応付けられたが、対応付けが不正であるものとする。
It is assumed that feature points 215a, 215b, 215c, and 215d are extracted from the
図12で示すように、画像215,216の左端を揃えて垂直方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、270°〜0°(360°)の範囲内となる。一方、特徴点215d,216dの特徴点ペアのような対応付けが不正である特徴点ペアの傾きは不定であるため、傾きにばらつきが生じる。そのため、上記の場合の特徴点ペアについて算出された傾きの頻度は、ヒストグラム252のように270°〜0°の範囲内に集中する。したがって、画像215,216を左端を揃えて垂直方向に並べたとき、270°〜0°(360°)の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。
As shown in FIG. 12, in the state where the left ends of the
なお、画像215,216の右端を揃えて垂直方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、180°〜270°の範囲内となる。したがって、画像215,216を右端を揃えて垂直方向に並べたとき、180°〜270°の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。
Note that in a state where the right ends of the
また、以上の説明は、他方の画像216が一方の画像215を拡大したものであるケースであるが、例えば、他方の画像が一方の画像を縮小したものである場合は、次のように判定される。各画像を左端を揃えて垂直方向に並べたとき、180°〜270°の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。一方、各画像を右端を揃えて垂直方向に並べたとき、270°〜0°(360°)の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合には、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。
The above description is a case where the
また、図示していないが、例えば、下側に配置した画像内の被写体が、上側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の下端より下の外側の点を基準として右回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、270°〜0°(360°)の範囲内となる。一方、下側に配置した画像内の被写体が、上側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の下端より下外側の点を基準として左回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、180°〜270°の範囲内となる。 Although not shown, for example, a subject in an image arranged on the lower side rotates a subject in an image of the same size arranged on the upper side clockwise with respect to an outer point below the lower end of the image. In the case of the above, the inclination calculated for each feature point pair with the correct association is in the range of 270 ° to 0 ° (360 °). On the other hand, if the subject in the image placed on the lower side is obtained by rotating the subject in the same-size image placed on the upper side counterclockwise with respect to a point outside the lower end of the image, The slope calculated for each feature point pair with correct is in the range of 180 ° to 270 °.
また、下側に配置した画像内の被写体が、上側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の上端より上の外側の点を基準として左回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、180°〜270°の範囲内となる。一方、下側に配置した画像内の被写体が、上側に配置した同サイズの画像内の被写体を当該画像の上端より上の外側の点を基準として右回りに回転させたものである場合、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、270°〜0°(360°)の範囲内となる。 Also, if the subject in the image placed on the lower side is a subject in the same-size image placed on the upper side rotated counterclockwise with respect to the outer point above the upper end of the image, The inclination calculated for each feature point pair with correct attachment is in the range of 180 ° to 270 °. On the other hand, if the subject in the image placed on the lower side is a subject in the image of the same size placed on the upper side rotated clockwise with respect to the outer point above the upper end of the image The slope calculated for each correctly paired feature point is in the range of 270 ° to 0 ° (360 °).
したがって、同サイズの画像を垂直方向に並べたとき、270°〜0°または0°〜90°のいずれかの範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合は、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくないと推定される。この場合、水平方向に並列させる場合とは、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアと判定する傾きの範囲が異なる。 Therefore, when the images of the same size are arranged in the vertical direction, if the distribution of the inclination frequency is concentrated in one of the ranges of 270 ° to 0 ° or 0 ° to 90 °, the calculated inclination is within the range. It is presumed that the feature point pairs not included in are not correctly associated with each other. In this case, the inclination range for determining a feature point pair including feature points that are correctly associated with each other is different from that in the case of parallel arrangement in the horizontal direction.
図13は、被写体が回転の関係にあるときのヒストグラムの例を示す図である。画像218は、画像217に含まれる被写体111が画像217の内部の一点を中心として回転された画像である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a histogram when the subject is in a rotational relationship. The
画像217からは、特徴点217a,217b,217c,217dが抽出され、画像218からは、特徴点218a,218b,218c,218dが抽出されたものとする。特徴点217aと特徴点218a、特徴点217bと特徴点218b、特徴点217cと特徴点218cは、それぞれ特徴点ペアとして対応付けられ、対応付けが正しいものとする。一方、特徴点217dと特徴点218dは、特徴点ペアとして対応付けられたが、対応付けが不正であるものとする。
It is assumed that feature points 217a, 217b, 217c, and 217d are extracted from the
図13で示すように、画像217,218を垂直方向に並べた状態では、対応付けが正しい各特徴点ペアについて算出された傾きは、270°−n°〜270°+n°(ただし、0<n<90)の範囲内となる。一方、特徴点217d,218dの特徴点ペアのように対応付けが不正である特徴点ペアの傾きは、不定であるため、傾きにばらつきが生じる。そのため、上記の場合の特徴点ペアについて算出された傾きの頻度は、ヒストグラム253のように270°−n°〜270°+n°の範囲内に集中する。なお、図8と同様に、nがとり得る範囲は理論上0<n<90であるが、実用上はnの最大値を45°程度に設定してもよい。
As shown in FIG. 13, in a state where the
以上より、垂直方向に画像を並べたとき、270°−n°〜270°+n°の範囲内に傾きの頻度の分布が集中する場合は、算出された傾きが当該範囲に含まれない特徴点ペアについては特徴点同士の対応付けが正しくない特徴点ペアと推定される。この場合、水平方向に並列させる場合とは、傾きの取り得る範囲が、0°−n°〜0°+n°ではなく270°−n°〜270°+n°である点で異なる。 As described above, when images are arranged in the vertical direction, if the distribution of inclination frequencies is concentrated in the range of 270 ° -n ° to 270 ° + n °, the calculated inclination is not included in the range. A pair is estimated to be a feature point pair in which feature points are not correctly associated with each other. In this case, it differs from the case where it is arranged in parallel in the horizontal direction in that the range in which the inclination can be taken is 270 ° -n ° to 270 ° + n °, not 0 ° -n ° to 0 ° + n °.
図11〜図13で示すように、画像を水平方向に並べた状態と垂直方向に並べた状態とでは、各特徴点ペアの判定において、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアと判定する傾きの範囲が異なる。 As shown in FIG. 11 to FIG. 13, in the state where images are arranged in the horizontal direction and the state where images are arranged in the vertical direction, in the determination of each feature point pair, it is determined as a feature point pair including feature points that are correctly associated with each other. The range of tilt to be different is different.
図14は、第3の実施の形態の画像処理の例を示すフローチャートである。図14で説明する処理は、図9で説明したステップS15またはステップS19と、ステップS20との間に実行される。以下、図14に示す処理をステップ番号に沿って説明する。 FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of image processing according to the third embodiment. The process described in FIG. 14 is executed between step S15 or step S19 described in FIG. 9 and step S20. In the following, the process illustrated in FIG. 14 will be described in order of step number.
(ステップS31)特徴点ペア判定部140は、各画像をステップS13と異なる方向(ここでは、垂直方向)に並列させた状態において、各特徴点ペアについて、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結んだ直線の傾きを算出する。このとき、特徴点ペア判定部140は、各画像の左端または右端が垂直方向で一致するように画像を並列させる。
(Step S31) The feature point
特徴点ペア判定部140は、算出した傾きで特徴点ペアテーブル131の特徴点ペアの傾きを更新する。そして、特徴点ペア判定部140は、特徴点ペアテーブル131の各特徴点ペアの傾きの頻度を示す情報に基づいて頻度情報を生成する。
The feature point
なお、ステップS31の実行開始時点では、図9のステップS15またはステップS19によって、特徴点同士の対応付けが不正と判定された特徴点ペアの情報は、特徴点ペアテーブル131から削除されている。したがって、ステップS31では、特徴点ペアテーブル131に登録された残りの特徴点ペアについてのみ傾きが算出されるので、処理負荷が軽減される。 Note that, at the time of starting execution of step S31, the information on the feature point pair that has been determined that the association between the feature points is incorrect by step S15 or step S19 of FIG. 9 is deleted from the feature point pair table 131. Therefore, in step S31, since the inclination is calculated only for the remaining feature point pairs registered in the feature point pair table 131, the processing load is reduced.
(ステップS32)特徴点ペア判定部140は、図9のステップS14と同様に、頻度情報に基づき、算出された傾きが1つの角度に集中しているか(すなわち、頻度の分布に顕著なピークがあるか)判定する。傾きが1つの角度に集中している場合、処理をステップS33へ進める。傾きが1つの角度に集中していない場合、処理をステップS34へ進める。
(Step S32) Similar to step S14 in FIG. 9, the feature point
(ステップS33)特徴点ペア判定部140は、図9のステップS15と同様に、算出された傾きが、1番高い頻度である傾き(顕著なピークに対応する傾き)を中心とした一定範囲に含まれる特徴点ペアのそれぞれについて、含まれる特徴点同士の対応付けが正しいと判定する。特徴点ペア判定部140は、対応付けが正しいと判定されなかった特徴点ペアの情報を特徴点ペアテーブル131から削除する。
(Step S33) Similar to step S15 in FIG. 9, the feature point
(ステップS34)特徴点ペア判定部140は、頻度情報に基づき、180°〜270°の範囲に頻度の分布が集中しているか判定する。当該範囲に頻度の分布が集中している場合、特徴点ペア判定部140は、角度範囲を180°〜270°に設定する。そして、処理をステップS37へ進める。一方、当該範囲に頻度の分布が集中していない場合、処理をステップS35へ進める。
(Step S34) The feature point
頻度の分布が集中しているか否かの判断は、図9のステップS16と同様に行う。
(ステップS35)特徴点ペア判定部140は、頻度情報に基づき、270°〜360°の範囲に頻度の分布が集中しているか判定する。当該範囲に頻度の分布が集中している場合、特徴点ペア判定部140は、角度範囲を270°〜360°に設定する。そして、処理をステップS37へ進める。一方、当該範囲に頻度の分布が集中していない場合、処理をステップS36へ進める。
Whether or not the frequency distribution is concentrated is determined in the same manner as in step S16 in FIG.
(Step S35) The feature point
頻度の分布が集中しているか否かの判断は、図9のステップS17と同様に行う。
(ステップS36)特徴点ペア判定部140は、頻度情報に基づき、270°を中心として傾きの頻度の分布が集中する範囲を算出する。当該範囲の算出は、図9のステップS18と同様の手順により、270°−n°〜270°+n°(nは、1以上の整数)の範囲の頻度の合計が全頻度の合計に対して所定の割合(例えば、50%)になるようにnを算出することで実現できる。nの範囲は理論上は0<n<90であるが、実用上は0<n<45程度とすることができる。特徴点ペア判定部140は、算出したnの値を用いて、角度範囲を270°−n°〜270°+n°に設定する。
Whether or not the frequency distribution is concentrated is determined in the same manner as in step S17 in FIG.
(Step S36) The feature point
(ステップS37)特徴点ペア判定部140は、ステップS34乃至ステップS36のいずれかの範囲で設定された角度範囲に含まれる傾きが算出された特徴点ペアを、対応付けが正しい特徴点同士を含む特徴点ペアと判定する。特徴点ペア判定部140は、対応付けが正しいと判定されなかった特徴点ペアの情報を特徴点ペアテーブル131から削除する。この後、図9のステップS20の位置合わせ処理が実行される。
(Step S37) The feature point
以上の第3の実施の形態では、各画像を所定の方向に並列させた状態で、特徴点ペアについての傾きの算出およびその算出結果に基づく特徴点同士の対応付けを判定する。次に、判定した結果、特徴点同士の対応付けが正しいと判定された特徴点ペアを処理対象として、各画像を当該所定の方向と異なる方向に並列させた状態で、当該直線の傾きの算出およびその算出結果に基づく当該判定を実行する。これにより、各画像を所定の方向に並べた状態では対応付けが不正であると判定できなかった特徴点ペアを、不正と判定できる。したがって、全体として、特徴点の対応付けの精度を向上させることができる。 In the above third embodiment, the calculation of the inclination for the feature point pair and the association between the feature points based on the calculation result are determined in a state where the images are arranged in parallel in a predetermined direction. Next, as a result of the determination, calculation of the slope of the straight line is performed in a state where each image is arranged in parallel in a direction different from the predetermined direction, with a feature point pair determined to have a correct correlation between the feature points as a processing target. And the said determination based on the calculation result is performed. Thereby, a feature point pair that cannot be determined to be invalid in a state where the images are arranged in a predetermined direction can be determined to be illegal. Therefore, as a whole, the accuracy of associating feature points can be improved.
なお、上記の第3の実施の形態では、画像を水平方向に並列させた状態での判定によって特徴点同士の対応付けが正しいと判定された特徴点ペアのみが、画像を垂直方向に並列させた状態での判定に用いられた。しかしながら、他の処理例として、特徴点ペア算出部120によって生成されたすべての特徴点ペアについて、画像を水平方向に並列させた状態での判定と、画像を垂直方向に並列させた状態での判定の両方を行い、両方の判定によって特徴点同士の対応付けが正しいと判定された特徴点ペアを、位置合わせに利用するようにしてもよい。
In the third embodiment described above, only the feature point pairs that are determined to have the correct correspondence between the feature points based on the determination in a state where the images are aligned in the horizontal direction cause the images to be aligned in the vertical direction. It was used for the judgment in the state. However, as another processing example, for all feature point pairs generated by the feature point
なお、上記各実施の形態の画像処理装置が実行する処理の少なくとも一部は、コンピュータにプログラムを実行させることで実現できる。このようなプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体(例えば、記録媒体23)に記録しておくことができる。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等を使用できる。磁気ディスクには、FDおよびHDDが含まれる。光ディスクには、CD、CD−R(Recordable)/RW(Rewritable)、DVDおよびDVD−R/RWが含まれる。 Note that at least a part of the processing executed by the image processing apparatus according to each of the above embodiments can be realized by causing a computer to execute a program. Such a program can be recorded on a computer-readable recording medium (for example, the recording medium 23). As the recording medium, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used. Magnetic disks include FD and HDD. Optical discs include CD, CD-R (Recordable) / RW (Rewritable), DVD, and DVD-R / RW.
プログラムを流通させる場合、例えば、当該プログラムを記録した可搬記録媒体が提供される。また、プログラムを他のコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワーク30経由でプログラムを配布することもできる。コンピュータは、例えば、可搬記録媒体に記録されたプログラムまたは他のコンピュータから受信したプログラムを、記憶装置(例えば、HDD103)に格納し、当該記憶装置からプログラムを読み込んで実行する。ただし、可搬記録媒体から読み込んだプログラムを直接実行してもよく、他のコンピュータからネットワーク30を介して受信したプログラムを直接実行してもよい。また、上記の情報処理の少なくとも一部を、DSP、ASIC、PLD(Programmable Logic Device)等の電子回路で実現することも可能である。
When distributing the program, for example, a portable recording medium in which the program is recorded is provided. It is also possible to store the program in a storage device of another computer and distribute the program via the
1,2 画像
1a,1b,1c,1d,2a,2b,2c,2d 特徴点
3 ヒストグラム
10 画像処理装置
11 記憶部
12 制御部
1, 2
Claims (13)
第1の画像と第2の画像とを並列させた状態において、前記第1の画像から抽出された複数の特徴点のそれぞれと、前記第2の画像から抽出された複数の特徴点のそれぞれとを一対一で対応付けて生成された複数の特徴点ペアのそれぞれについて、各特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きを算出し、
算出された傾きの頻度に基づいて、前記複数の特徴点ペアのそれぞれについて特徴点同士の対応付けが正しいかを判定する、
ことを特徴とする画像処理方法。 The image processing device
In a state where the first image and the second image are arranged in parallel, each of the plurality of feature points extracted from the first image and each of the plurality of feature points extracted from the second image For each of a plurality of feature point pairs generated in a one-to-one correspondence, a slope of a straight line connecting the feature points included in each feature point pair is calculated,
Based on the calculated slope frequency, it is determined whether the correspondence between the feature points is correct for each of the plurality of feature point pairs.
An image processing method.
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 In the determination, when the slope frequency is concentrated and distributed in a specific range at a certain ratio or more, a feature point in which the slope of the calculated straight line is included in the specific range among the plurality of feature point pairs. The pair is determined as a feature point pair in which the feature points are correctly associated with each other.
The image processing method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載の画像処理方法。 In the determination, when the inclination frequency is concentrated and distributed at a certain ratio at a specific angle, the characteristic point pair whose calculated straight line inclination is the specific angle among the plurality of characteristic point pairs. Is determined to be a feature point pair in which the correspondence between feature points is correct,
The image processing method according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2記載の画像処理方法。 The specific range is determined according to a direction in which the first image and the second image are juxtaposed.
The image processing method according to claim 2.
ことを特徴とする請求項4記載の画像処理方法。 The specific range is a range of a constant angle in a positive direction or a negative direction from a reference angle determined according to a direction in which the first image and the second image are arranged in parallel.
The image processing method according to claim 4.
ことを特徴とする請求項5記載の画像処理方法。 When the first image and the second image are aligned in the horizontal direction with their upper ends or lower ends aligned, the reference angle is an angle along the horizontal direction.
The image processing method according to claim 5.
ことを特徴とする請求項5記載の画像処理方法。 When the first image and the second image are aligned in the vertical direction with their right or left ends aligned, the reference angle is an angle along the vertical direction.
The image processing method according to claim 5.
ことを特徴とする請求項4記載の画像処理方法。 The specific range is a range of a predetermined width around a reference angle determined according to a direction in which the first image and the second image are arranged in parallel, and the predetermined width is the inclination Is calculated so that the frequency of
The image processing method according to claim 4.
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像処理方法。 The calculation of the inclination of the straight line and the determination based on the calculation result are executed a plurality of times while changing the direction in which the second image is juxtaposed with respect to the first image.
The image processing method according to claim 1, wherein the image processing method is an image processing method.
ことを特徴とする請求項9記載の画像処理方法。 As a result of performing the calculation of the inclination of the straight line and the determination based on the calculation result in a state where the second image is juxtaposed in the first direction with respect to the first image, the feature points are associated with each other. With the feature point pair determined to be correct as a processing target, the straight line inclination is calculated and the calculation result in a state where the second image is aligned in the second direction with respect to the first image. Performing said determination based on:
The image processing method according to claim 9.
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像処理方法。 Performing the first image second image alignment of the first image and the second image based on the feature point pair determined by the determination that the correspondence between the feature points is correct;
The image processing method according to claim 1, wherein the image processing method is an image processing method.
前記第1の画像と前記第2の画像とを並列させた状態において、特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きを、前記複数の特徴点ペアのそれぞれについて算出し、算出された傾きの頻度に基づいて、前記複数の特徴点ペアのそれぞれについて特徴点同士の対応付けが正しいかを判定する制御部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 Information on a plurality of feature point pairs generated by associating each of a plurality of feature points extracted from the first image with each of a plurality of feature points extracted from the second image on a one-to-one basis is stored. A storage unit to
In a state where the first image and the second image are arranged in parallel, the inclination of a straight line connecting the feature points included in the feature point pair is calculated for each of the plurality of feature point pairs, and is calculated A control unit that determines whether or not the correspondence between the feature points is correct for each of the plurality of feature point pairs based on the frequency of inclination;
An image processing apparatus comprising:
第1の画像と第2の画像とを並列させた状態において、前記第1の画像から抽出された複数の特徴点のそれぞれと、前記第2の画像から抽出された複数の特徴点のそれぞれとを一対一で対応付けて生成された複数の特徴点ペアのそれぞれについて、各特徴点ペアに含まれる特徴点同士を結ぶ直線の傾きを算出し、
算出された傾きの頻度に基づいて、前記複数の特徴点ペアのそれぞれについて特徴点同士の対応付けが正しいかを判定する、
処理を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 On the computer,
In a state where the first image and the second image are arranged in parallel, each of the plurality of feature points extracted from the first image and each of the plurality of feature points extracted from the second image For each of a plurality of feature point pairs generated in a one-to-one correspondence, a slope of a straight line connecting the feature points included in each feature point pair is calculated,
Based on the calculated slope frequency, it is determined whether the correspondence between the feature points is correct for each of the plurality of feature point pairs.
An image processing program for executing a process.
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