JP6732214B2 - 画像処理装置、画像処理方法、テンプレート作成装置、物体認識処理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
図9に示すように、粗密探索では、解像度を段階的に異ならせた第1層から第k層(k≧2以上の整数)のk枚の画像群(画像ピラミッド)を用いる。第1層の解像度が最も解像度が低く、第2層、…、第k層の順位で解像度が高くなる。図9は、k=3の例であり、第3層が元画像に対応しており、第2層、第1層の順で解像度が低くなっている。
A−1.(物体認識装置の全体構成)
図1を参照して、本発明の実施形態に係る物体認識装置の全体構成及び適用場面について説明する。
図2を参照して、物体認識装置1のハードウェア構成を説明する。物体認識装置1は、概して、カメラ11と画像処理装置10から構成される。
カメラ11は、物体2のデジタル画像を画像処理装置10に取り込むための撮像デバイスであり、例えばCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)カメラやCCD(Charge-Coupled Device)カメラを好適に用いることができる。解像度、カラー/モノクロ、静止画像/動画、階調、データ形式などの入力画像の形式は任意であり、物体2の種類やセンシングの目的に合わせて適宜選択することができる。X線画像やサーモ画像など、可視光像以外の特殊な画像を物体認識や検査に利用する場合には、その画像に合わせたカメラを用いてもよい。
図3に、画像処理装置10の機能構成を示す。画像処理装置10は、テンプレート作成装置20としての機能部と、物体認識処理装置30としての機能部とを備える。
物体認識処理装置30は、カメラ11から取り込まれた画像に対し、テンプレート作成装置20によって作成・記憶されたテンプレートを用いてテンプレートマッチングを実行することで、画像中の物体を認識する機能部である。物体認識処理装置30は、テンプレート情報取得部301、画像取得部302、画像ピラミッド生成部303、特徴抽出部304、テンプレートマッチング部305、認識結果出力部306を備える。テンプレート作成装置20及び物体認識処理装置30の機能は、後に詳述する。
以下、図5のフローに従って、テンプレート作成装置20によって実行されるテンプレート作成処理を説明する。
3次元CADデータ取得部201は、認識対象の物体2の3次元形状を表す3次元データを取得する(ステップS401)。3次元CADデータ取得部201は、認識対象の物体2を立体図形として認識可能な任意の3次元データを取得することができ、本実施形態では、3次元CADデータを取得するものとする。3次元CADデータ取得部201は、外部の3次元CADサーバ等から3次元CADデータを取得することもできるし、メモリ(図示略)から3次元CADデータを取得することもできる。
次に、図8のフローに従って、物体認識処理装置30によって実行される物体認識処理を説明する。
画像取得部302は、カメラ11から入力画像を取り込む(ステップS502)。この画像には、任意の姿勢の物体2が写っているものとする。
上記実施形態では、最上層レベル(低解像度画像)において、正解候補のテンプレートを1つに絞り込む場合について説明したが(図7に示す第1層参照)、これに限る趣旨ではない。例えば、低解像度画像(第1層画像)とのマッチング確率が閾値以上であるすべてのテンプレートを正解候補として選択し、下層レベル(高解像度画像)でのマッチング処理で正解(物体の位置や姿勢など)を得るようにしてもよい。
少なくとも1つのハードウェアプロセッサを備え、テンプレートマッチングにより物体の認識を行う画像処理装置であって、
前記ハードウェアプロセッサは、所定のプログラムを実行することにより、
前記物体の入力画像を取得する画像取得部と、
それぞれ異なる視点から見た前記物体に対応する複数の標準テンプレートを作成する標準テンプレート作成部と、
前記各標準テンプレートの間での差異部分をあらわす複数の識別テンプレートを作成する識別テンプレート作成部と、
作成した前記複数の識別テンプレートを用いて前記物体の入力画像とのマッチングを行うテンプレートマッチング部として機能する、画像処理装置。
(付記2)
少なくとも1つのハードウェアプロセッサによって、テンプレートマッチングにより物体の認識を行う画像処理方法であって、
前記ハードウェアプロセッサは、
前記物体の入力画像を取得するステップと、それぞれ異なる視点から見た前記物体に対応する複数の標準テンプレートを作成するステップと、前記各標準テンプレートの間での差異部分をあらわす複数の識別テンプレートを作成するステップと、作成した前記複数の識別テンプレートを用いて前記物体の入力画像とのマッチングを行うステップとを実行する、画像処理方法。
Claims (5)
- テンプレートマッチングにより物体の認識を行う画像処理装置であって、
前記物体の入力画像を取得する画像取得部と、
それぞれ異なる視点から見た前記物体に対応する複数の標準テンプレートを作成する標準テンプレート作成部と、
前記各標準テンプレートの間での差異部分をあらわす複数の識別テンプレートを作成する識別テンプレート作成部と、
作成した前記複数の識別テンプレートを用いて前記物体の入力画像とのマッチングを行うテンプレートマッチング部と、
前記物体の入力画像から、解像度を段階的に異ならせた低解像度画像と、前記低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像とを生成する画像ピラミッド生成部と、
前記低解像度画像及び前記高解像度画像から、それぞれ特徴量を抽出する特徴抽出部とを具備し、
前記標準テンプレート作成部は、
前記低解像度画像に対応した低解像度用の前記複数の標準テンプレート、及び前記高解像度画像に対応した高解像度用の前記複数の標準テンプレートを作成し、
前記識別テンプレート作成部は、
前記高解像度用の前記複数の標準テンプレートに基づいて、前記高解像度用の前記複数の識別テンプレートを作成し、
前記テンプレートマッチング部は、
前記低解像度画像の前記特徴量と、低解像度用の前記複数の標準テンプレートとを用いてマッチングを行うことで正解候補の前記標準テンプレートの絞込みを行い、絞込み結果に基づいて前記高解像度画像における探索範囲を設定し、設定した探索範囲での前記高解像度画像の前記特徴量と、高解像度用の前記複数の識別テンプレートを用いてマッチングを行う、画像処理装置。 - 前記識別テンプレート作成部は、
前記複数の識別テンプレートのほか、前記各標準テンプレートの間での共通部分をあらわす共通テンプレートを作成し、
前記テンプレートマッチング部は、
作成した前記共通テンプレート及び前記複数の識別テンプレートを用いて前記物体の入力画像とのマッチングを行う、請求項1に記載の画像処理装置。 - 粗密探索におけるテンプレートマッチングにより前記物体の認識を行う、請求項1または2に記載の画像処理装置。
- テンプレートマッチングにより物体の認識を行う画像処理方法であって、
前記物体の入力画像を取得する画像取得ステップと、
それぞれ異なる視点から見た前記物体に対応する複数の標準テンプレートを作成する標準テンプレート作成ステップと、
前記各標準テンプレートの間での差異部分をあらわす複数の識別テンプレートを作成する識別テンプレート作成ステップと、
作成した前記複数の識別テンプレートを用いて前記物体の入力画像とのマッチングを行うテンプレートマッチングステップと、
前記物体の入力画像から、解像度を段階的に異ならせた低解像度画像と、前記低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像とを生成する画像ピラミッド生成ステップと、
前記低解像度画像及び前記高解像度画像から、それぞれ特徴量を抽出する特徴抽出ステップとを含み、
前記標準テンプレート作成ステップにおいては、
前記低解像度画像に対応した低解像度用の前記複数の標準テンプレート、及び前記高解像度画像に対応した高解像度用の前記複数の標準テンプレートを作成し、
前記識別テンプレート作成ステップにおいては、
前記高解像度用の前記複数の標準テンプレートに基づいて、前記高解像度用の前記複数の識別テンプレートを作成し、
前記テンプレートマッチングにおいては、
前記低解像度画像の前記特徴量と、低解像度用の前記複数の標準テンプレートとを用いてマッチングを行うことで正解候補の前記標準テンプレートの絞込みを行い、絞込み結果に基づいて前記高解像度画像における探索範囲を設定し、設定した探索範囲での前記高解像度画像の前記特徴量と、高解像度用の前記複数の識別テンプレートを用いてマッチングを行う、画像処理方法。 - テンプレートマッチングにより物体の認識を行う画像処理を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記物体の入力画像を取得する画像取得ステップと、
それぞれ異なる視点から見た前記物体に対応する複数の標準テンプレートを作成する標準テンプレート作成ステップと、
前記各標準テンプレートの間での差異部分をあらわす複数の識別テンプレートを作成する識別テンプレート作成ステップと、
作成した前記複数の識別テンプレートを用いて前記物体の入力画像とのマッチングを行うテンプレートマッチングステップと、
前記物体の入力画像から、解像度を段階的に異ならせた低解像度画像と、前記低解像度画像よりも解像度の高い高解像度画像とを生成する画像ピラミッド生成ステップと、
前記低解像度画像及び前記高解像度画像から、それぞれ特徴量を抽出する特徴抽出ステップとを実行させ、
前記標準テンプレート作成ステップにおいては、
前記低解像度画像に対応した低解像度用の前記複数の標準テンプレート、及び前記高解像度画像に対応した高解像度用の前記複数の標準テンプレートを作成し、
前記識別テンプレート作成ステップにおいては、
前記高解像度用の前記複数の標準テンプレートに基づいて、前記高解像度用の前記複数の識別テンプレートを作成し、
前記テンプレートマッチングにおいては、
前記低解像度画像の前記特徴量と、低解像度用の前記複数の標準テンプレートとを用いてマッチングを行うことで正解候補の前記標準テンプレートの絞込みを行い、絞込み結果に基づいて前記高解像度画像における探索範囲を設定し、設定した探索範囲での前記高解像度画像の前記特徴量と、高解像度用の前記複数の識別テンプレートを用いてマッチングを行う、プログラム。
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