JPH04321187A - Method and device for matching of signal - Google Patents

Method and device for matching of signal

Info

Publication number
JPH04321187A
JPH04321187A JP3090817A JP9081791A JPH04321187A JP H04321187 A JPH04321187 A JP H04321187A JP 3090817 A JP3090817 A JP 3090817A JP 9081791 A JP9081791 A JP 9081791A JP H04321187 A JPH04321187 A JP H04321187A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
function
signal
matching
motion vector
vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3090817A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3077237B2 (en
Inventor
Satoyuki Hiroi
聡幸 広井
Atsushi Kikuchi
敦 菊池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP03090817A priority Critical patent/JP3077237B2/en
Publication of JPH04321187A publication Critical patent/JPH04321187A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3077237B2 publication Critical patent/JP3077237B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately obtain even a long active vector <d> that functions to secure the matching between the 1st and 2nd functions f1 and f2 of a vector <x>. CONSTITUTION:The partial differentialtion filter circuits 3-0-3-K obtain the partial differential functions of various degrees in regard of each element xi of both functions f1 and f2. The error detecting circuits 4-0-4-K obtain the matching error equal to a square of the absolute value of the difference from the primary Taylor series expansion in regard of the active vector <d> of the partial differential function computing circuits 5, 7-0-7-K, 8 and 9 obtain the evaluation function B(<x>, <d>) by adding an additional condition formula to the weighted sum of the matching errors of various degrees. Then a control circuit 6 decides the valve of the active vector <d> so that the value of the function B is minimized.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、例えば画像処理、画像
認識、音声認識等において利用されるパターンマッチン
グに適用して好適な信号のマッチング方法及びこの方法
の実施に使用される信号のマッチング装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a signal matching method suitable for application to pattern matching used in image processing, image recognition, voice recognition, etc., and a signal matching device used to carry out this method. Regarding.

【0002】0002

【従来の技術】画像認識の対象は静止画像から手振り又
は身振り等の動画像に移行しつつある。このような動画
像の認識を行うには時間差分により動いた領域を検出す
る必要があるが、より正確に動いた領域を検出するため
にはオプティカルフローを使用することが考えられる。 オプティカルフローとは、時間方向に不変な輝度を持つ
画素を追っていった軌跡であり、2次元画像内での物体
の動きベクトルに対応する。
2. Description of the Related Art The subject of image recognition is shifting from still images to moving images such as hand gestures and gestures. In order to recognize such moving images, it is necessary to detect moving regions using time differences, but in order to detect moving regions more accurately, it is possible to use optical flow. Optical flow is a trajectory that follows pixels with luminance that does not change in the time direction, and corresponds to a motion vector of an object within a two-dimensional image.

【0003】即ち、1フレームの画像内の輝度をI(x
,y,t)、2個のフレーム間の時間差分をΔtとして
、 ΔI(x,y,t)/Δt=0 を満足するような軌跡(x,y)が求められた場合に、
オプティカルフローを示すベクトル(u,v)は次のよ
うに定義される。 u=Δx/Δt,  v=Δy/Δt また、そのオプティカルフローを用いて、動きベクトル
〈d〉を次のように定義することができる。 〈d〉=(uΔt,vΔt) そして、オプティカルフロー(u,v)の算出は次の数
式を最小値にするベクトル(u,v)の算出と等価であ
ることが分かっている。なお、次の数式の第2項はu,
vを滑らかにする拘束条件であり、λはその拘束条件の
強さを示す定数である。
That is, the brightness within one frame of the image is I(x
, y, t), and the time difference between two frames is Δt, and if a trajectory (x, y) that satisfies ΔI(x, y, t)/Δt=0 is found,
A vector (u, v) indicating the optical flow is defined as follows. u=Δx/Δt, v=Δy/Δt Furthermore, using the optical flow, the motion vector <d> can be defined as follows. <d>=(uΔt, vΔt) It is known that the calculation of the optical flow (u, v) is equivalent to the calculation of the vector (u, v) that minimizes the following formula. Note that the second term of the following formula is u,
This is a constraint that smoothes v, and λ is a constant that indicates the strength of the constraint.

【数1】[Math 1]

【0004】そのようなオプティカルフローの算出の手
法は、例えば2つの音声信号の時間軸上のずれに関する
マッチング及び2つの画像データのマッチング等にも応
用することができる。その数1の条件を一般化するため
に、n次元ユークリッド空間〈R〉n 上で定義される
2つの関数f1(〈x〉)及びf2(〈x〉)を考える
。 これらの関数の変数である空間〈R〉n 上のベクトル
〈x〉のn個の要素を(x1,x2,‥‥,xn)とし
て、その空間〈R〉n 上の動きベクトルを〈d〉とす
ると、その動きベクトル〈d〉はベクトル〈x〉の関数
としてベクトル〈d(〈x〉)〉と表現することができ
る。この場合、数1に対応する条件は、次式のノルムの
二乗の和により定義される関数A(〈x〉,〈d〉)を
最小にする条件と等価である。
[0004] Such an optical flow calculation method can be applied to, for example, matching regarding the time axis shift of two audio signals and matching of two image data. In order to generalize the condition of number 1, consider two functions f1 (<x>) and f2 (<x>) defined on the n-dimensional Euclidean space <R>n. Let the n elements of the vector <x> on the space <R>n, which are the variables of these functions, be (x1, x2, ..., xn), and let the motion vector on the space <R>n be <d>. Then, the motion vector <d> can be expressed as a vector <d(<x>)> as a function of the vector <x>. In this case, the condition corresponding to Equation 1 is equivalent to the condition that minimizes the function A (<x>, <d>) defined by the sum of the squares of the norms in the following equation.

【0005】[0005]

【数2】 この数2の第2項の関数P(〈d〉)は数1の第2項に
対応する付帯条件であり、この付帯条件によりその動き
ベクトル〈d〉の振る舞いが拘束される。また、λはそ
の付帯条件の強さを示す定数である。本来の導出対象は
その数2の第1項を最小にする動きベクトル〈d〉であ
るが、そのままではその動きベクトル〈d〉が複数求め
られる場合があるため、その動きベクトル〈d〉を一意
的に求めるためにその付帯条件が付加されている。そし
て、その数2のノルムの二乗を、ノルムの二乗積分又は
ノルムの二乗の総和とすることにより、その数2の最小
値問題は最小二乗法と等価になるが、そのようにノルム
の二乗積分を採用したものが数1の積分式である。
[Equation 2] The function P(<d>) of the second term of Equation 2 is an additional condition corresponding to the second term of Equation 1, and this additional condition constrains the behavior of the motion vector <d>. . Further, λ is a constant indicating the strength of the additional condition. The original derivation target is the motion vector <d> that minimizes the first term of the number 2, but as it is, multiple motion vectors <d> may be obtained, so the motion vector <d> must be uniquely determined. Additional conditions have been added to ensure that By taking the square of the norm of number 2 as the integral of the square of the norm or the sum of the squares of the norm, the minimum value problem of number 2 becomes equivalent to the least squares method, but in this way, the square integral of the norm The integral formula of Equation 1 is the one that employs

【0006】その数2には付帯条件が付加されてはいる
が、その数2を最小にする条件で求めようとする対象は
、あくまでもその数2の第1項を最小にする動きベクト
ル〈d〉であるため、その数2におけるマッチング誤差
ε(〈x〉,〈d〉)は次のように定義される。
Although additional conditions are attached to the number 2, the object to be found under the condition of minimizing the number 2 is the motion vector <d that minimizes the first term of the number 2. >, the matching error ε(<x>, <d>) in Equation 2 is defined as follows.

【数3】 この数3の導出には次の近似式が使用されている。[Math 3] The following approximate expression is used to derive this number 3.

【数4】[Math 4]

【0007】その数2の第1項は数3を二乗積分した形
となり動きベクトル〈d〉に関して二次式になるので、
その数2の第2項も動きベクトル〈d〉で表される場合
に、極小解が最小解と等しくなり、最小二乗法及び変分
法により線形方程式に直して解くことが可能であった。 例えばオプティカルフローを算出するための数1におい
て数3の近似を用いることにより、その数1は次のよう
に変形することができる。
The first term of the number 2 is a square integral of the number 3, and it becomes a quadratic expression with respect to the motion vector <d>, so
When the second term of Equation 2 is also expressed by a motion vector <d>, the minimum solution becomes equal to the minimum solution, and it was possible to convert it into a linear equation and solve it using the method of least squares and the method of variation. For example, by using the approximation of Equation 3 in Equation 1 for calculating the optical flow, Equation 1 can be transformed as follows.

【数5】[Math 5]

【0008】この数5はu,vに関しては二次式となる
ので、極小解を求めるべくこれをオイラー方程式に直し
て線形微分方程式を得て、解(u,v)としての動きベ
クトル〈d〉を一意に求めることができる。言い換えれ
ば、数3の近似は関数f2(〈x〉)を〈x〉において
接平面近似して微小領域のマッチング誤差を表したもの
である。
Since this equation 5 is a quadratic equation with respect to u and v, in order to find the minimum solution, we convert it into Euler's equation to obtain a linear differential equation, and the motion vector 〈d 〉 can be uniquely determined. In other words, the approximation of Equation 3 represents the matching error in a minute area by approximating the function f2 (<x>) to a tangent plane at <x>.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、動きベ
クトル〈d〉の絶対値が大きい場合、数4で表される関
数f2(〈x〉)のテイラー展開の一次近似(接平面近
似)では十分にf2(〈x〉)を近似することができず
、動きベクトル〈d〉の推定がうまく行かなかった。 また、これを改良するため、テイラー展開の次数を上げ
て近似精度を向上させる方法が考えられているが、数3
のε(〈x〉,〈d〉)が〈d〉に関して二次以上の成
分を持ち、数2が二次式にならず、変分法により数2を
最小にするベクトル〈d〉を計算するにあたり非線形方
程式を解く必要が生じ、また、極小解が最小解になる保
証がないので簡単に〈d〉を求めることができない不都
合があった。本発明は斯かる点に鑑み、上述の数2を最
小にするベクトル〈d〉をこのベクトルが長い場合であ
っても容易に求めることができる信号のマッチング方法
及びこの方法の実施に使用されるマッチング装置を提供
することを目的とする。
[Problem to be solved by the invention] However, when the absolute value of the motion vector <d> is large, the linear approximation (tangential plane approximation) of the Taylor expansion of the function f2 (<x>) expressed by Equation 4 is sufficient. It was not possible to approximate f2(<x>), and the estimation of the motion vector <d> was unsuccessful. In addition, in order to improve this, a method has been considered to increase the order of the Taylor expansion to improve the approximation accuracy, but the method is as follows:
ε(〈x〉, 〈d〉) has a component of quadratic or higher order with respect to 〈d〉, equation 2 does not become a quadratic expression, and the vector 〈d〉 that minimizes equation 2 is calculated by the variational method. In order to do so, it is necessary to solve a nonlinear equation, and there is no guarantee that the minimum solution will be the minimum solution, so it is inconvenient that <d> cannot be easily determined. In view of these points, the present invention provides a signal matching method that can easily find the vector <d> that minimizes the above-mentioned number 2 even if this vector is long, and a signal matching method that can be used to implement this method. The purpose is to provide a matching device.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】本発明による信号のマッ
チング方法は、例えば図1に示す如く、或るベクトル(
(x1,x2,‥‥,xn)=〈x〉)の第1の関数f
1で表現できる第1の信号とそのベクトルの第2の関数
f2で表現できる第2の信号とをマッチングさせるため
の動きベクトル〈d〉を求める信号のマッチング方法に
おいて、それら第1の関数及び第2の関数のその或るベ
クトルの各要素xiに関する種々の次数の偏微分関数を
求め、その第1の関数の偏微分関数とその第2の関数の
偏微分関数の試験的な動きベクトルに関する1次のテイ
ラー展開との差分の絶対値の二乗よりなるマッチング誤
差をそれら種々の次数について求め、これら種々の次数
のマッチング誤差の加重和に上記試験的な動きベクトル
〈d〉に関する付帯条件式を加算することにより評価関
数B(〈x〉,〈d〉)を求め、この評価関数の値が最
小になるようにその試験的な動きベクトルの値を定め、
その評価関数の値が最小になるときのその試験的な動き
ベクトルをそれら第1の信号と第2の信号とをマッチン
グさせるための動きベクトル〈d〉とするようにしたも
のである。
[Means for Solving the Problems] The signal matching method according to the present invention includes, for example, as shown in FIG.
The first function f of (x1, x2, ‥‥, xn) = 〈x〉)
In a signal matching method for determining a motion vector <d> for matching a first signal that can be expressed by 1 and a second signal that can be expressed by a second function f2 of the vector, Find the partial differential functions of various orders with respect to each element xi of a certain vector of the function 2, and calculate the partial differential functions of the first function and the partial differential function of the second function with respect to the trial motion vector Matching errors consisting of the square of the absolute value of the difference with the next Taylor expansion are obtained for these various orders, and the contingency expression regarding the above experimental motion vector <d> is added to the weighted sum of the matching errors of these various orders. The evaluation function B(〈x〉, 〈d〉) is obtained by
The experimental motion vector when the value of the evaluation function becomes the minimum is set as the motion vector <d> for matching the first signal and the second signal.

【0011】また、本発明による信号のマッチング装置
は、例えば図1に示すように、或るベクトル((x1,
x2,‥‥,xn)=〈x〉)の第1の関数f1で表現
できる第1の信号とそのベクトルの第2の関数f2で表
現できる第2の信号とをマッチングさせるための動きベ
クトル〈d〉を求める信号のマッチング装置において、
その第1の関数及び第2の関数のその或るベクトルの各
要素xiに関する種々の次数の偏微分関数を求める偏微
分フィルタ回路(3−0〜3−K)と、その第1の関数
の偏微分関数とその第2の関数の偏微分関数の試験的な
動きベクトル〈d〉に関する1次のテイラー展開との差
分の絶対値の二乗よりなるマッチング誤差をその種々の
次数について求める誤差検出回路(4−0〜4−K)と
、これら種々の次数のマッチング誤差の加重和にその試
験的な動きベクトルに関する付帯条件式を加算すること
により評価関数B(〈x〉,〈d〉)を求める評価関数
演算回路(5,7−0〜7−K,8,9)と、この評価
関数の値が最小になるようにその試験的な動きベクトル
〈d〉の値を定める制御回路(6)とを有し、その評価
関数の値が最小になるときのその試験的な動きベクトル
をその第1の信号と第2の信号とをマッチングさせるた
めの動きベクトルとみなすようにしたものである。
[0011] Furthermore, the signal matching device according to the present invention, for example, as shown in FIG.
A motion vector for matching a first signal that can be expressed by a first function f1 of In a signal matching device for determining d〉,
Partial differential filter circuits (3-0 to 3-K) for obtaining partial differential functions of various orders with respect to each element xi of a certain vector of the first function and the second function, and An error detection circuit that calculates a matching error consisting of the square of the absolute value of the difference between a partial differential function and a first-order Taylor expansion with respect to an experimental motion vector <d> of the partial differential function of its second function for various orders thereof. (4-0 to 4-K) and the weighted sum of matching errors of various orders to the evaluation function B(〈x〉, 〈d〉) by adding the contingency expression regarding the experimental motion vector. An evaluation function calculation circuit (5, 7-0 to 7-K, 8, 9) to be obtained, and a control circuit (6 ), and the experimental motion vector when the value of the evaluation function becomes the minimum is regarded as the motion vector for matching the first signal and the second signal. .

【0012】0012

【作用】斯かる本発明の信号のマッチング方法によれば
、第1の関数の偏微分関数と第2の関数の偏微分関数の
試験的な動きベクトル〈d〉に関する1次のテイラー展
開との差分の絶対値の二乗よりなるマッチング誤差が各
要素xiの種々の次数について求められ、これらのマッ
チング誤差の加重和及び付帯条件式により評価関数B(
〈x〉,〈d〉)が形成され、これら加重和及び付帯条
件式が最小になるように動きベクトル〈d〉が選択され
る。従って、従来のように第1の関数と第2の関数の試
験的な動きベクトル〈d〉に関する1次のテイラー展開
との差分の絶対値の二乗を用いる場合と比べて、ベクト
ル〈d〉の長さが大きい場合でも正確にそのベクトル〈
d〉を推定することができる。
[Operation] According to the signal matching method of the present invention, the partial differential function of the first function and the partial differential function of the second function are combined with the first-order Taylor expansion with respect to the experimental motion vector <d>. A matching error consisting of the square of the absolute value of the difference is obtained for various orders of each element xi, and the evaluation function B (
<x>, <d>) are formed, and the motion vector <d> is selected so that these weighted sums and contingent expressions are minimized. Therefore, compared to the conventional case where the square of the absolute value of the difference between the first-order Taylor expansion regarding the experimental motion vector <d> of the first function and the second function is used, Even if the length is large, the vector 〈
d> can be estimated.

【0013】この場合、その評価関数B(〈x〉,〈d
〉)は、あくまでもベクトル〈d〉に関して二次式であ
るため、従来例と同様に最小二乗法及び変分法により線
形方程式に直して解くことができる。また、本発明の信
号のマッチング装置によれば、その信号のマッチング方
法を直接に実施することができる。
In this case, the evaluation function B(〈x〉,〈d
〉) is a quadratic expression with respect to the vector <d>, so it can be converted into a linear equation and solved by the least squares method and the variational method as in the conventional example. Further, according to the signal matching device of the present invention, the signal matching method can be directly implemented.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明しよう。本例は上述の数2の関数A(〈x〉,〈
d〉)を最小にする動きベクトル〈d〉を求めることに
より、関数f2(〈x〉+〈d〉)−f1(〈x〉)の
絶対値を最小にする動きベクトル〈d〉を求める場合に
本発明を適用したものである。本例でもマッチング誤差
ε(〈x〉,〈d〉)は数3で表すことができるが、本
例ではそのマッチング誤差を動きベクトル〈d〉に関し
て線形のまま実質的にテイラー展開の高次の項まで表現
するため、数3を関数f2(〈x〉)のベクトル〈x〉
の各要素に関する偏微分についての誤差に拡張する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This example is the function A (〈x〉,〈
When finding the motion vector <d> that minimizes the absolute value of the function f2 (<x> + <d>) - f1 (<x>) by finding the motion vector <d> that minimizes d>). The present invention is applied to. In this example as well, the matching error ε(〈x〉, 〈d〉) can be expressed by Equation 3, but in this example, the matching error remains linear with respect to the motion vector 〈d〉 and is essentially a higher-order Taylor expansion. In order to express up to the terms, Expression 3 can be expressed as a vector 〈x〉 of the function f2 (〈x〉)
This is expanded to the error for partial derivatives with respect to each element of .

【0015】このため、n次元ユークリッド空間〈R〉
n 上のベクトル〈x〉のn個の各要素をx1,x2,
‥‥,xnとして、関数f(〈x〉)の要素x1,x2
,‥‥,xnに関するm1,m2,‥‥,mn次の偏微
分f(m1,m2,・・・・,mn)(〈x〉)を次の
ように表す。
For this reason, the n-dimensional Euclidean space <R>
Let each n element of vector <x> on n be x1, x2,
‥‥, xn, elements x1, x2 of function f(〈x〉)
, ..., m1, m2, ..., mn-th partial differential f (m1, m2, ..., mn) (<x>) with respect to xn is expressed as follows.

【数6】[Math 6]

【0016】そして、数3のマッチング誤差ε(〈x〉
,〈d〉)を次式で定義されるマッチング誤差εm1,
m2,・・・・,mn(〈x〉,〈d〉)に拡張する。 このマッチング誤差は、関数f2(〈x〉)の偏微分関
数の動きベクトル〈d〉に関する1次のテイラー展開よ
り関数f1(〈x〉)の偏微分関数を減算したものであ
る。
Then, the matching error ε(<x>
, <d>) is defined as the matching error εm1,
Expand to m2, ..., mn (<x>, <d>). This matching error is obtained by subtracting the partial differential function of the function f1 (<x>) from the first-order Taylor expansion regarding the motion vector <d> of the partial differential function of the function f2 (<x>).

【数7】[Math 7]

【0017】この数7のマッチング誤差を用いて数2の
問題を次の関数B(〈x〉,〈d〉)をベクトル〈d〉
に関して最小にする問題として解く。その数式中のCm
1,m2,・・・・,mn は定数である。
Using the matching error of Equation 7, we can solve the problem of Equation 2 by converting the following function B (<x>, <d>) to vector <d>
Solve as a minimization problem with respect to. Cm in the formula
1, m2,..., mn are constants.

【数8】[Math. 8]

【0018】例えばこれを数1のオプティカルフローの
計算式に適用すると、次のようになる。即ち、ベクトル
〈x〉=(x,y),ベクトル〈d〉=(uΔt,vΔ
t)として、0次微分及びx,yに関する各一次微分の
3つのマッチング誤差を評価すれば、I(x,y,t)
=I1(x,y)、I(x,y,t+Δt)=I2(x
,y)とおいて、数1を最小にする問題は次の積分を最
小にする問題として解くことができる。
For example, when this is applied to the optical flow calculation formula of Equation 1, it becomes as follows. That is, vector <x> = (x, y), vector <d> = (uΔt, vΔ
t), if we evaluate the three matching errors of the zero-order differential and each first-order differential with respect to x and y, we get I(x, y, t)
= I1 (x, y), I (x, y, t + Δt) = I2 (x
, y), the problem of minimizing Equation 1 can be solved as a problem of minimizing the following integral.

【0019】[0019]

【数9】 このように関数I(x,y,t)だけでなく、そのx,
yに関する各偏微分も誤差の評価に取り入れても、数9
はu,vについて2次関数で表されるので変分原理によ
り線形方程式に直して解くことができる。
[Equation 9] In this way, not only the function I(x, y, t), but also its x,
Even if each partial differential with respect to y is also incorporated into the error evaluation, Equation 9
Since is expressed as a quadratic function with respect to u and v, it can be solved by converting it into a linear equation using the variational principle.

【0020】次に、数8の関数B(〈x〉,〈d〉)を
最小にするマッチング装置を図1を参照して説明する。 図1において、f1及びf2はそれぞれ信号f1(〈x
〉)及びf2(〈x〉)を示し、これらの信号f1及び
f2をそれぞれバスライン1及び2を介して偏微分フィ
ルタ回路3−0〜3−Kに供給する。これら偏微分フィ
ルタ回路3−0〜3−Kはそれぞれ関数f1及びf2の
数6で定義される偏微分を求める。
Next, a matching device that minimizes the function B (<x>, <d>) of Equation 8 will be explained with reference to FIG. In FIG. 1, f1 and f2 are the signal f1(〈x
) and f2 (<x>), and these signals f1 and f2 are supplied to partial differential filter circuits 3-0 to 3-K via bus lines 1 and 2, respectively. These partial differential filter circuits 3-0 to 3-K obtain partial differentials defined by Equation 6 of the functions f1 and f2, respectively.

【0021】具体的にベクトル〈x〉の要素x1,x2
,‥‥,xnに関する偏微分の最高の次数をそれぞれM
1,M2,‥‥,Mnとすると、偏微分フィルタ回路3
−0からは関数f1及びf2の全要素についての0次の
偏微分関数f1(0,0,・・・・,0)(〈x〉)(
即ち、f1そのもの)及びf2(0,0,・・・・,0
)(〈x〉)(即ち、f2そのもの)が出力され、偏微
分フィルタ回路3−1からは要素x1に関する1次の偏
微分関数であるf1(1,0,・・・・,0)(〈x〉
)及びf2(1,0,・・・・,0)(〈x〉)が出力
され、偏微分フィルタ回路3−2からは要素x2に関す
る1次の偏微分関数であるf1(0,1,・・・・,0
)(〈x〉)及びf2(0,1,・・・・,0)(〈x
〉)が出力され、i番目の偏微分フィルタ回路3−iか
らは偏微分関数であるf1(m1,m2,・・・・,m
n)(〈x〉)及びf2(m1,m2,・・・・,mn
)(〈x〉)が出力される。この場合、次式が成立して
いる。 i=m1+m2+‥‥+mn
Specifically, elements x1 and x2 of vector <x>
,..., the highest order of partial differential with respect to xn is M
1, M2,..., Mn, partial differential filter circuit 3
From −0, the 0th order partial differential function f1(0,0,...,0)(<x>)(
That is, f1 itself) and f2 (0, 0, ..., 0
)(<x>) (that is, f2 itself) is output, and the partial differential filter circuit 3-1 outputs f1(1,0,...,0)( <x>
) and f2(1,0,...,0)(<x>) are output, and the partial differential filter circuit 3-2 outputs f1(0,1, ...,0
)(<x>) and f2(0,1,...,0)(<x
〉) is output, and the i-th partial differential filter circuit 3-i outputs the partial differential function f1(m1, m2,..., m
n) (<x>) and f2 (m1, m2,..., mn
)(<x>) is output. In this case, the following formula holds. i=m1+m2+‥‥+mn

【0022】そして、最後の偏微分フィルタ回路3−K
からは最も高次の偏微分関数であるf1(M1,M2,
・・・・,Mn)(〈x〉)及びf2(M1,M2,・
・・・,Mn)(〈x〉)が出力されて、次式が成立し
ている。 K=M1+M2+‥‥+Mn
Then, the final partial differential filter circuit 3-K
, the highest order partial differential function f1(M1, M2,
..., Mn) (<x>) and f2 (M1, M2, .
..., Mn)(<x>) is output, and the following equation holds true. K=M1+M2+...+Mn

【0023】それら偏微分フィルタ回路3−i(i=0
〜K)で計算された2個の偏微分関数をそれぞれ誤差検
出回路4−iに供給する。これら誤差検出回路4−0〜
4−には後述の制御回路6より出力される動きベクトル
〈d〉をも供給する。図2はその誤差検出回路4−iを
示し、この誤差検出回路4−iに供給される2個の偏微
分関数をw1(〈x〉)及びw2(〈x〉)とすると、
この誤差検出回路4−iは、次式より計算されるマッチ
ング誤差ε(〈x〉,〈d〉)のノルムの2乗を計算し
て出力する。
These partial differential filter circuits 3-i (i=0
The two partial differential functions calculated in steps .about.K) are respectively supplied to the error detection circuit 4-i. These error detection circuits 4-0~
4- is also supplied with a motion vector <d> output from a control circuit 6, which will be described later. FIG. 2 shows the error detection circuit 4-i, and assuming that the two partial differential functions supplied to the error detection circuit 4-i are w1 (<x>) and w2 (<x>),
This error detection circuit 4-i calculates and outputs the square of the norm of the matching error ε(<x>, <d>) calculated from the following equation.

【数10】[Math. 10]

【0024】この数10は数7と等価であり、各誤差検
出回路4−iからは数7で定義されるマッチング誤差の
ノルムの2乗である‖εm1,m2,・・・・,mn(
〈x〉,〈d〉)‖2 が出力され、そのマッチング誤
差のノルムの2乗をそれぞれ乗算回路7−i(i=0〜
K)に供給する。これら乗算回路7−iはそれぞれ入力
データに数8で使用されている係数Cm1,m2,・・
・・,mn を乗算し、これにより得られた積を加算回
路9に供給する。
This equation 10 is equivalent to equation 7, and from each error detection circuit 4-i, ‖εm1, m2, . . . , mn(
〈x〉, 〈d〉)‖2 is output, and the square of the norm of the matching error is applied to the multiplier circuit 7-i (i=0~
K). These multiplier circuits 7-i each have coefficients Cm1, m2, . . . used in equation 8 for input data.
. . , mn, and the resulting product is supplied to the adder circuit 9.

【0025】5は付帯条件付与回路を示し、この付帯条
件付与回路5にも制御回路6より動きベクトル〈d〉を
供給し、この付帯条件付与回路5は、数8の関数B(〈
x〉,〈d〉)の第2項である(定数倍を除いて)付帯
条件‖P(〈d(〈x〉)〉)‖2 を計算し、この付
帯条件を乗算回路8に供給する。この乗算回路8は、そ
の付帯条件に定数λを乗じて得られたデータを加算回路
9に供給する。この加算回路9は、供給されたデータを
全て加算することにより得た数8の関数B(〈x〉,〈
d〉)を制御回路6に供給する。この制御回路6は、そ
の関数B(〈x〉,〈d〉)が最小になるようにベクト
ル〈d〉の値を増減して出力する。
Reference numeral 5 denotes a supplementary condition providing circuit, to which the motion vector <d> is also supplied from the control circuit 6, and this incidental condition providing circuit 5 operates as a function B (
x〉,〈d〉) (excluding constant multiplication), the incidental condition ‖P(〈d(〈x〉)〉)‖2 is calculated, and this incidental condition is supplied to the multiplication circuit 8. . The multiplication circuit 8 multiplies the incidental condition by a constant λ and supplies the obtained data to the addition circuit 9. This adder circuit 9 calculates the function B (<x>, <
d>) is supplied to the control circuit 6. This control circuit 6 increases or decreases the value of the vector <d> so that the function B(<x>, <d>) becomes minimum and outputs the value.

【0026】そのベクトル〈d〉の設定方法には、出力
するベクトル〈d〉を微小量変えたときの入力値を見な
がら最急勾配法などにより順次〈d〉を変えていく方法
、誤差検出回路4−0〜4−K及び制御回路6などを含
めたフィードバック系よりノルムの二乗が二乗積分又は
二乗和の場合の線形方程式を得て(最小二乗法及び変分
法による線形オイラー方程式)それを解くことにより解
を求める方法等がある。後者の場合には解を一意に得る
ことができる。
The method of setting the vector <d> includes a method of sequentially changing <d> using the steepest gradient method while checking the input value when the output vector <d> is changed by a minute amount, and an error detection method. Obtain a linear equation when the square of the norm is a square integral or a sum of squares from the feedback system including circuits 4-0 to 4-K and the control circuit 6 (linear Euler equation using the least squares method and the variational method). There are methods to find the solution by solving . In the latter case, a solution can be uniquely obtained.

【0027】なお、偏微分フィルタ回路3−0〜3−K
は任意のフィルタに拡張することができる。例えば、画
像信号を扱う場合にテクスチャなどの検出に強いガボー
ル(Gabor )フィルタ等をそれら偏微分フィルタ
回路の代わりに接続するか、又はそれら偏微分フィルタ
回路に並列に付加することにより、テクスチャなどの特
徴量を含めて関数f1及びf2のマッチング解〈d〉を
得ることができる。このように、本発明は上述実施例に
限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成
を取り得ることは勿論である。
Note that the partial differential filter circuits 3-0 to 3-K
can be extended to any filter. For example, when handling image signals, a Gabor filter, which is strong in detecting textures, etc., can be connected in place of these partial differential filter circuits, or it can be added in parallel to these partial differential filter circuits to detect textures, etc. A matching solution <d> of the functions f1 and f2 including the feature amount can be obtained. As described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、動きベクトル〈d〉が
長い場合であってもその動きベクトル〈d〉を正確に求
めることができる利益がある。
According to the present invention, there is an advantage that even if the motion vector <d> is long, the motion vector <d> can be accurately determined.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の信号のマッチング装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a signal matching device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1例中の誤差検出回路の動作の説明に供する
線図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the error detection circuit in the example of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3−0〜3−K  偏微分フィルタ回路4−0〜4−K
  誤差検出回路 7−0〜7−K  乗算回路 5  付帯条件付与回路 6  制御回路 8  乗算回路 9  加算回路
3-0~3-K Partial differential filter circuit 4-0~4-K
Error detection circuits 7-0 to 7-K Multiplying circuit 5 Additional condition applying circuit 6 Control circuit 8 Multiplying circuit 9 Adding circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  或るベクトルの第1の関数で表現でき
る第1の信号とそのベクトルの第2の関数で表現できる
第2の信号とをマッチングさせるための動きベクトルを
求める信号のマッチング方法において、上記第1の関数
及び第2の関数の上記或るベクトルの各要素に関する種
々の次数の偏微分関数を求め、上記第1の関数の偏微分
関数と上記第2の関数の偏微分関数の試験的な動きベク
トルに関する1次のテイラー展開との差分の絶対値の二
乗よりなるマッチング誤差を上記種々の次数について求
め、該種々の次数のマッチング誤差の加重和に上記試験
的な動きベクトルに関する付帯条件式を加算することに
より評価関数を求め、該評価関数の値が最小になるよう
に上記試験的な動きベクトルの値を定め、上記評価関数
の値が最小になるときの上記試験的な動きベクトルを上
記第1の信号と第2の信号とをマッチングさせるための
動きベクトルとするようにしたことを特徴とする信号の
マッチング方法。
Claim 1. A signal matching method for determining a motion vector for matching a first signal that can be expressed by a first function of a certain vector and a second signal that can be expressed by a second function of that vector. , find partial differential functions of various orders for each element of the certain vector of the first function and the second function, and calculate the partial differential functions of the first function and the second function. A matching error consisting of the square of the absolute value of the difference between the experimental motion vector and the first-order Taylor expansion is obtained for the various orders, and the weighted sum of the matching errors of the various orders is added to the incidental value regarding the experimental motion vector. An evaluation function is obtained by adding conditional expressions, the value of the experimental motion vector is determined so that the value of the evaluation function is minimized, and the experimental motion is determined when the value of the evaluation function is minimized. A signal matching method characterized in that the vector is a motion vector for matching the first signal and the second signal.
【請求項2】  或るベクトルの第1の関数で表現でき
る第1の信号とそのベクトルの第2の関数で表現できる
第2の信号とをマッチングさせるための動きベクトルを
求める信号のマッチング装置において、上記第1の関数
及び第2の関数の上記或るベクトルの各要素に関する種
々の次数の偏微分関数を求める偏微分フィルタ回路と、
上記第1の関数の偏微分関数と上記第2の関数の偏微分
関数の試験的な動きベクトルに関する1次のテイラー展
開との差分の絶対値の二乗よりなるマッチング誤差を上
記種々の次数について求める誤差検出回路と、該種々の
次数のマッチング誤差の加重和に上記試験的な動きベク
トルに関する付帯条件式を加算することにより評価関数
を求める評価関数演算回路と、該評価関数の値が最小に
なるように上記試験的な動きベクトルの値を定める制御
回路とを有し、上記評価関数の値が最小になるときの上
記試験的な動きベクトルを上記第1の信号と第2の信号
とをマッチングさせるための動きベクトルとみなすよう
にしたことを特徴とする信号のマッチング装置。
2. A signal matching device for determining a motion vector for matching a first signal that can be expressed by a first function of a certain vector and a second signal that can be expressed by a second function of that vector. , a partial differential filter circuit that obtains partial differential functions of various orders with respect to each element of the certain vector of the first function and the second function;
Matching errors consisting of the square of the absolute value of the difference between the partial differential function of the first function and the first-order Taylor expansion regarding the experimental motion vector of the partial differential function of the second function are determined for the various orders. an error detection circuit; an evaluation function calculation circuit that calculates an evaluation function by adding the incidental conditional expression regarding the experimental motion vector to the weighted sum of the matching errors of various orders; and a control circuit that determines the value of the experimental motion vector, and matches the experimental motion vector when the value of the evaluation function is minimized with the first signal and the second signal. A signal matching device characterized in that the signal matching device is configured to consider the signal as a motion vector for causing the signal to move.
JP03090817A 1991-04-22 1991-04-22 Signal matching method and matching device Expired - Fee Related JP3077237B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03090817A JP3077237B2 (en) 1991-04-22 1991-04-22 Signal matching method and matching device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03090817A JP3077237B2 (en) 1991-04-22 1991-04-22 Signal matching method and matching device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04321187A true JPH04321187A (en) 1992-11-11
JP3077237B2 JP3077237B2 (en) 2000-08-14

Family

ID=14009151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03090817A Expired - Fee Related JP3077237B2 (en) 1991-04-22 1991-04-22 Signal matching method and matching device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3077237B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100415720B1 (en) * 2000-12-27 2004-01-24 삼성탈레스 주식회사 Apparatus and method for reducing series expansion error

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100415720B1 (en) * 2000-12-27 2004-01-24 삼성탈레스 주식회사 Apparatus and method for reducing series expansion error

Also Published As

Publication number Publication date
JP3077237B2 (en) 2000-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1953504B (en) An adaptive classification method for CFA image interpolation
Floquet et al. On sliding mode observers for systems with unknown inputs
Khan et al. Fault detection filter design for discrete-time nonlinear systems—A mixed ℋ−/ℋ∞ optimization
Marchetti et al. A dual modifier-adaptation approach for real-time optimization
Chenliang et al. Adaptive dynamic surface control for linear multivariable systems
CN101170673A (en) Device for detecting occlusion area and method thereof
US4571697A (en) Apparatus for calculating pattern dissimilarity between patterns
US10560673B2 (en) Method and apparatus for recovering image
Li et al. A general analysis of approximate nonlinear lumping in chemical kinetics. I. Unconstrained lumping
US6292586B1 (en) Arithmetic unit, correlation arithmetic unit and dynamic image compression apparatus
Sun et al. Neural adaptive fault-tolerant finite-time control for nonstrict feedback systems: An event-triggered mechanism
JP2005108246A (en) Method and device for estimating position of unmanned mobile body by use of sensor fusing, and computer-readable storage medium recording program
US5296925A (en) Movement vector detection device
JPH04321187A (en) Method and device for matching of signal
JP3938971B2 (en) Data processing circuit for pattern matching
Wah et al. Constrained formulations and algorithms for stock-price predictions using recurrent FIR neural networks
US5907641A (en) Digital image comparing system
JP2851629B2 (en) Image motion vector detection device
Xia et al. A cooperative recurrent neural network for solving l 1 estimation problems with general linear constraints
JP4250806B2 (en) Field frequency conversion device and conversion method
JPH04322386A (en) Signal matching method
KR20090015695A (en) Image tester capable of high speed position correction of image and method thereof
JP2006227827A (en) Image matching method and apparatus
JPH0440576A (en) Method and device for detecting moving vector
Kovalenko et al. Correction of the interpolation effect in modeling the process of estimating image spatial deformations

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080616

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090616

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees