JPH06274623A - Method for estimating two-dimensional data from observed data - Google Patents

Method for estimating two-dimensional data from observed data

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JPH06274623A
JPH06274623A JP6568193A JP6568193A JPH06274623A JP H06274623 A JPH06274623 A JP H06274623A JP 6568193 A JP6568193 A JP 6568193A JP 6568193 A JP6568193 A JP 6568193A JP H06274623 A JPH06274623 A JP H06274623A
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JP
Japan
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solution
data
vector
value
resolution
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Application number
JP6568193A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Takegawa
直樹 武川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To estimate a stable and accurate solution with a less arithmetic quantity by decreasing the resolution of processing in an area, where the distribution of the solution is large, and increasing the resolution in an area, where the distribution is small, by controlling the resolution from the estimated error of the solution. CONSTITUTION:An evaluated value arithmetic circuit 6 calculates an evaluated value from the observed data, variance value and estimated solution vector value. When the evaluated value is smaller than a threshold value, the evaluated value of the variance value of the solution is reduced and outputted to a resolution deciding circuit 3. When the evaluated value is not reduced even by reducing the variance value of the solution, a select signal is outputted to a solution vector output circuit 7. The circuit 7 inputs a solution vector and outputs the solution vector as the final arithmetic result through a solution vector output terminal 10 corresponding to the select signal from the circuit 6. At the time of arithmetic start, an initial vector is inputted from an initial solution vector input terminal 8 and written through a switch 9 to a solution vector memory 4. Thus, the high-accuracy solution vector is provided with the less arithmetic quantity adaptively to the local character of observation noise.

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、観測データからの2次
元データ推定方法に係り、特に、画像など2次元配列デ
ータを観測して得られた観測データから2次元の推定す
べきデータを推定する観測データからの2次元データ推
定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for estimating two-dimensional data from observed data, and more particularly to estimating two-dimensional data to be estimated from observed data obtained by observing two-dimensional array data such as an image. The present invention relates to a method of estimating two-dimensional data from observed data.

【0002】例えば、この2次元データ推定方法は、少
数の観測された距離データから対象物の表面の面の形状
を推定する表面形状の再構成問題、動画像シーケンスか
ら2次元の見かけの動き場を推定する問題、陰影のある
画像から対象の形状を推定する“Shape from shading”
の問題はすべてこの技術に含まれる。これは、“機械に
よる目”を実現するに必要な基本的な技術である。
For example, this two-dimensional data estimation method is based on a surface shape reconstruction problem for estimating the shape of the surface of an object from a small number of observed distance data, and a two-dimensional apparent motion field from a moving image sequence. "Shape from shading" to estimate the target shape from the shaded image
All of these issues are included in this technology. This is the basic technology needed to achieve a "machine eye."

【0003】[0003]

【従来の技術】ビジョンの多くの問題は、測定データか
ら元のデータを推定する問題として定式化できるが、こ
のとき解の存在、唯一性、安定性、精度がクリティカル
な問題である。これまでは、正則化と呼ばれる手法、即
ち、解に追加の拘束を導入して解の取り得る範囲を限定
する手法等により安定な解を得る方法が使われている。
2. Description of the Related Art Many problems of vision can be formulated as a problem of estimating original data from measured data. At this time, existence, uniqueness, stability, and accuracy of solutions are critical problems. Up to now, a method called regularization, that is, a method of introducing a further constraint into a solution to limit a possible range of the solution, etc., has been used to obtain a stable solution.

【0004】標準正則化理論においては、未知のデータ
(以下ベクトルという)uから線形操作Aを受けたベク
トルbが観測され、その関係を、 b=Au+r (1) と表わす。ここで、rは観測におけるガウス雑音ベクト
ルである。ここでは、雑音の分布の形状は既知である
が、その分散は時間的、空間的に変化するものとする。
このとき、解を求めるための評価関数が以下のように定
式化でき、観測ベクトルbからuを推定する問題は次式
の目的関数Eを最小化問題に帰着できる。
In the standard regularization theory, a vector b subjected to a linear operation A is observed from unknown data (hereinafter referred to as a vector) u, and its relation is expressed as b = Au + r (1). Here, r is a Gaussian noise vector in observation. Here, the shape of the noise distribution is known, but its variance is assumed to change temporally and spatially.
At this time, the evaluation function for obtaining the solution can be formulated as follows, and the problem of estimating u from the observation vector b can be reduced to the objective function E of the following formula as a minimization problem.

【数1】 ここで、式(2)において、第1項は観測データと解の
差を表わすペナルティ汎関数、第2項は、解に対する現
実世界の制約条件を示す安定化汎関数である。λは二つ
の条件の割合を決めるパラメータである。また、Ωはx
−y平面における積分領域を示す。この式の最小化は、
観測データとできるだけ一致し、かつ制約条件をよく満
たす解を求めることを意味している。上記の最小化問題
を実際に解く場合には、解空間を標本化した以下の形式
で与えられる。
[Equation 1] Here, in the equation (2), the first term is a penalty functional representing the difference between the observed data and the solution, and the second term is the stabilizing functional indicating the constraint condition of the real world for the solution. λ is a parameter that determines the ratio of the two conditions. Also, Ω is x
-Indicates the integration region in the y-plane. The minimization of this equation is
This means finding a solution that matches the observed data as much as possible and that satisfies the constraint conditions well. When actually solving the above minimization problem, it is given in the following form in which the solution space is sampled.

【数2】 と記述できる。ここで、ベクトルux 、uy は、 ux =(u(i+1,j)−u((i−1,j))/2 uy =(u(i,j+1)−u((i,j−1))/2 であり、また、パラメータλは想定される解の複雑さに
より事前に設定するものである。dは、サンプリング間
隔を示す。式(3)の最小化問題は緩和法を用いて解く
ことができる。即ち、第n回目のステップにおける標本
点(i,j,t)の解ベクトルui,j (n) は、
[Equation 2] Can be described as Here, the vectors u x and u y are: u x = (u (i + 1, j) −u ((i−1, j)) / 2 u y = (u (i, j + 1) −u ((i, j−1)) / 2, the parameter λ is preset according to the complexity of the assumed solution, d is the sampling interval, and the minimization problem of equation (3) is the relaxation method. , I.e., the solution vector u i, j (n) of the sample point (i, j, t) in the nth step is

【数3】 を繰り返し用いることにより解ベクトルui,j (n) ,υ
i,j (n) が最終解に近づいていき、推定値が得られる。
但し、ここで、
[Equation 3] By repeatedly using the solution vector u i, j (n) , υ
i, j (n) approaches the final solution, and the estimated value is obtained.
However, here

【数4】 である。[Equation 4] Is.

【0005】従来手法においては以上のよう手続きで解
を推定する。
In the conventional method, the solution is estimated by the procedure as described above.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の未解決な問題として、解の解像度と演算量の問題が
ある。一般に、正則化を用いた手法において、標本化間
隔を解の適切な解像度に比べて細かくとったときは解を
安定できるが、収束が遅く、膨大な計算が必要である。
逆に、標本化が粗いと唯一安定な解に収束せず、局所解
に捕らわれてしまう。即ち、従来手法は、演算量が膨大
となる、雑音が残る、安定な解が得られないなどの問題
がある。
However, as the above-mentioned conventional unsolved problems, there are problems of solution resolution and calculation amount. Generally, in the method using regularization, when the sampling interval is finer than the appropriate resolution of the solution, the solution can be stabilized, but the convergence is slow and enormous calculation is required.
On the contrary, if the sampling is rough, it will not converge to a stable solution and will be caught by a local solution. That is, the conventional method has problems that the amount of calculation becomes enormous, noise remains, and a stable solution cannot be obtained.

【0007】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、上記従来の問題を解決し、正確な解ベクトルを適切
な演算量で推定する観測データからの2次元データ推定
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a two-dimensional data estimation method from observation data that solves the above-mentioned conventional problems and estimates an accurate solution vector with an appropriate amount of calculation. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、2次元データ
を観測して得られた2次元配列の観測データ、及び各観
測データの信頼度を示す観測信頼度データを入力し、観
測データと推定すべき2次元データとの拘束関係を記述
する第1の制約条件式に基づく評価値と、推定すべきデ
ータの滑らかさを記述した第2の制約条件式に基づく評
価値とを生成し、2つの評価値を重み付けした総合評価
値を繰り返し演算により最適化することにより2次元デ
ータを推定する、観測データからの2次元データ推定方
法において、観測データの信頼度と推定データの信頼度
から観測点ごとに算出した第1の制約条件式の信頼度に
基づいて、繰り返し演算に用いる推定データの解像度を
変化させながら解を推定する。
The present invention inputs observation data of a two-dimensional array obtained by observing two-dimensional data and observation reliability data indicating the reliability of each observation data, An evaluation value based on a first constraint condition expression describing a constraint relationship with two-dimensional data to be estimated and an evaluation value based on a second constraint condition expression describing smoothness of data to be estimated are generated, In a two-dimensional data estimation method from observation data, which estimates two-dimensional data by optimizing a total evaluation value that weights two evaluation values by iterative calculation, observation is performed from the reliability of the observation data and the reliability of the estimated data. Based on the reliability of the first constraint conditional expression calculated for each point, the solution is estimated while changing the resolution of the estimation data used for the iterative calculation.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、観測ベクトルから観測の精度に見合
う高精度、唯一、安定な2次元解ベクトルを演算量を大
きく増加させることなく推定するため、正則化を用いた
解を推定するにあたり、解像度の解の信頼度に基づいて
適応的に制御する。従って、解の想定される誤差から処
理の解像度を制御することにより、解の分散の大きい領
域ではその解像度が低く、分散の小さい領域では、解像
度を高くすることにより解の最適性が保証される。これ
により、多重解像度を用いる方法に比べて安定で制御の
よい解を少ない演算量で推定できる。
The present invention estimates a solution using regularization in order to estimate a highly accurate and uniquely stable two-dimensional solution vector from an observation vector without greatly increasing the calculation amount. Adaptive control is performed based on the reliability of the resolution solution. Therefore, by controlling the processing resolution based on the assumed error of the solution, the optimality of the solution is guaranteed by increasing the resolution in the region where the dispersion of the solution is large and increasing the resolution in the region where the dispersion of the solution is small. . As a result, a stable and well-controlled solution can be estimated with a small amount of calculation as compared with the method using multi-resolution.

【0010】[0010]

【実施例】以下図面と共に本発明の実施例について説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】最初に本発明の概要を説明する。本発明
は、観測の精度に見合う高性度な2次元解ベクトルの演
算量を増加させずに求めるために、2つの手法が必要で
ある。まず、第1は、与えられた観測データと推定デー
タの信頼性を分散として評価することである。第2に
は、得られた信頼度(分散)から解像度を制御して高精
度の解推定を行うことである。
First, the outline of the present invention will be described. The present invention requires two methods in order to obtain a highly accurate two-dimensional solution vector that matches the accuracy of observation without increasing the amount of computation. First, the first is to evaluate the reliability of given observation data and estimation data as variance. Secondly, the resolution is controlled from the obtained reliability (dispersion) to perform highly accurate solution estimation.

【0012】第1の方法即ち、各標本点毎に観測誤差、
解の誤差の分散を評価する手法については「特願平4−
7237“時系列画像からの2次元動き場推定システ
ム”」に述べている。そして、その中で正則化における
分散σr 2 は、観測データの分散と解の分散の和で与え
られることを示した。その結果、分散の評価値は、空間
的に変化するばかりでなく、正則化の反復過程において
も変動することから、標本点毎に分散により重みづけを
行って正則化の最適化を図ることができることを示し
た。本発明では、解の解像度を制御方法を提供する。
The first method, that is, the observation error for each sample point,
For the method of evaluating the variance of the solution error, see “Japanese Patent Application No. 4-
7237 "2D motion field estimation system from time series images". Then, it was shown that the variance σ r 2 in regularization is given by the sum of the variance of the observed data and the variance of the solution. As a result, the evaluation value of variance not only spatially changes but also changes in the iterative process of regularization. Therefore, it is possible to optimize regularization by weighting the variance for each sample point. I showed that I can do it. The present invention provides a method for controlling the resolution of a solution.

【0013】本発明は、観測の標本点ごとに得られた分
散推定値に対応して、分散が大きい領域では粗いグリッ
ド、分散が小さい領域では細かいグリッドとなるよう解
像度を制御する。従って、観測の精度が推定値の解像度
に反映されることになる。さらに、分散は正則化の反復
演算過程において次第に小さくなるように制御すること
により、多重解像度を用いた解推定が実現できる。多重
解像度を用いて観測精度に応じて適切な解像度で必要な
標本点データのみを用いて演算を行うため演算量は大き
くならない。
According to the present invention, the resolution is controlled in accordance with the variance estimation value obtained for each observation sample point so that the coarse grid is used in the region where the variance is large and the fine grid is used in the region where the variance is small. Therefore, the accuracy of observation is reflected in the resolution of the estimated value. Furthermore, by controlling the variance to become gradually smaller in the iterative calculation process of regularization, solution estimation using multiresolution can be realized. The calculation amount does not become large because the calculation is performed using only the necessary sampling point data at the appropriate resolution according to the observation accuracy using the multi-resolution.

【0014】次に、第2の方法として、フーリエ解析に
より分散から解の局所的な解像度、即ち、多重解像度の
標本化間隔dを、を求める手法について述べる。解ベク
トルuを連続関数とし、分散安定化汎関数を∇2 uとす
ると、最小化すべき汎関数は、
Next, as a second method, a method for obtaining the local resolution of the solution from the variance by Fourier analysis, that is, the sampling interval d of multiresolution will be described. If the solution vector u is a continuous function and the dispersion stabilizing functional is ∇ 2 u, the functional to be minimized is

【数5】 と書ける。標本化間隔dは、解uの周波数帯域がわかれ
ばサンプリング定理より決定できる。従って、以下では
解uの帯域をフーリエ解析を用いて調べる。まず、 g=1/σr 2 とおき、gを原点まわりでテーラー展開し、1次の項ま
でをとり、高次の項を無視すると、 g(x,y)=g0 +gx x+gy y のように書ける。ここで、g0 はg(0,0)、gX
∂g(0,0)/∂x、gy は∂g(0,0)/∂yで
ある。
[Equation 5] Can be written. The sampling interval d can be determined by the sampling theorem if the frequency band of the solution u is known. Therefore, in the following, the band of the solution u will be investigated using Fourier analysis. First, by setting g = 1 / σ r 2 and taking Taylor expansion around the origin and taking up to the first-order terms and ignoring the higher-order terms, g (x, y) = g 0 + g x x + g y You can write like y. Here, g 0 is g (0,0), g X is ∂g (0,0) / ∂x, g y is ∂g (0,0) / ∂y.

【0015】このgを用いると、式(6)のオイラー方
程式は、
Using this g, the Euler equation of equation (6) becomes

【数6】 となる。uがN次のベクトルであるから、N個の方程式
が得られた。いま、n番目の方程式に注目して、フーリ
エ変換すると次式が得られる。
[Equation 6] Becomes Since u is a vector of order N, N equations were obtained. Now, paying attention to the n-th equation, Fourier transform yields the following equation.

【0016】 F(n) (ω1 , ω2 )*(2πg0 δ(ω1 ,ω2 ) −2πgx iδx (ω1 )−2πgy iδy (ω2 )) +λ(ω1 2 +ω2 2 )U(n) (ω1 ,ω2 ) =0 (8) ここで、F(n) (ω1 , ω2 )は、 ∂‖Au−b‖2 /∂u(n) のフーリエ変換、*はたたみこみ演算、δは、ディラッ
クのデルタ関数を示す。また、δx はデルタ関数のxに
関する1次微分、δy はデルタ関数のyに関する1次微
分、U(n) (ω1 ,ω2 )はu(n) のフーリエ変換であ
る。いま、周波数空間の等方性を仮定して、ωr 2 =ω
1 2 +ω2 2 とすれば、式(8)は、
F (n)1 , ω 2 ) * (2πg 0 δ (ω 1 , ω 2 ) −2πg xx1 ) −2πg yy2 )) + λ (ω 1 2 + Ω 2 2 ) U (n)1 , ω 2 ) = 0 (8) Here, F (n)1 , ω 2 ) is given by ∂‖Au−b‖ 2 / ∂u (n) Fourier transform, * is a convolution operation, and δ is a Dirac delta function. Further, δ x is the first derivative of x of the delta function, δ y is the first derivative of y of the delta function, and U (n)1 , ω 2 ) is the Fourier transform of u (n) . Now, assuming that the frequency space is isotropic, ω r 2 = ω
Assuming 1 2 + ω 2 2 , equation (8) becomes

【数7】 と書ける。[Equation 7] Can be written.

【0017】さらに、ディラックのデルタ関数の性質か
ら式(9)は、 2πg0 (n) (ωr )−2πigr r(n)(ωr ) +λωr 2 (n) (ωr )=0 (10) と表される。
Further, from the property of the Dirac delta function, the equation (9) is expressed as 2πg 0 F (n)r ) −2πig r F r (n)r ) + λω r 2 U (n)r ) = 0 (10)

【0018】上記U(n) に関して整理すると、When the above U (n) is arranged,

【数8】 が得られる。ここで、g0 は1/σr 2 の原点の値、g
r は1/σr 2 の原点におけるr方向の勾配である。F
(n) (ωr )が帯域制限されているため、F
r(n)(ωr )も同様に帯域制限される。式(11)から
スペクトルは、
[Equation 8] Is obtained. Where g 0 is the value of the origin of 1 / σ r 2 and g
r is the gradient in the r direction at the origin of 1 / σ r 2 . F
Since (n)r ) is band limited, F
The band of r (n)r ) is similarly limited. From equation (11), the spectrum is

【数9】 [Equation 9]

【0019】但し、 H0 (ωr )=2πg0 /λωr 2 , Hr (ωr )=−2πigr /λωr 2 である。この式(12)はωr =0でH0 (ωr )、H
r (ωr )が発散するように見えるが、実際はF
(n) (ωr )、Fr(n)(ωr )が有限エネルギであるこ
とから発散しない。いま、F(n) (ωr )、Fr(n)(ω
r )の帯域はH0 (ωr )、Hr (ωr )より広いと仮
定する。F(n) (ωr )、Fr(n)(ωr )が推定値と観
測値の誤差から得られるものであるため一般的には帯域
が広いと考えられる。従って、この過程は多くの場合成
り立ち、|U(n) (ωr )|の帯域を決定する主な要因
はH0 (ωr )、Hr (ωr )とみなせる。
However, H 0r ) = 2πg 0 / λω r 2 and H rr ) =-2πig r / λω r 2 . This equation (12) H 0 in ω r = 0 (ω r) , H
rr ) seems to diverge, but in fact F
Since (n)r ) and F r (n)r ) have finite energy, they do not diverge. Now, F (n)r ) and F r (n)
It is assumed that the band of r ) is wider than H 0r ) and H rr ). Since F (n)r ) and F r (n)r ) are obtained from the error between the estimated value and the observed value, it is generally considered that the band is wide. Therefore, this process is often established, and the main factors that determine the band of | U (n)r ) | can be regarded as H 0r ) and H rr ).

【0020】式(12)は、次の事実を述べている。即
ち、観測雑音が空間的に変化しないところでは、g0
みがU(n) (ωr )の解像度の決定に寄与し、観測雑音
が空間的に大きく変化するところでは、g0 とgr の両
方の項がU(n) (ωr )の解像度に寄与する。言い替え
れば、分散の値が大きいところ、および分散の空間変動
が大きいところではU(n) (ωr )の帯域は狭くなり、
分散の小さいところでは広い帯域を有することになる。
Equation (12) states the following facts. That is, where the observation noise does not change spatially, only g 0 contributes to the determination of the resolution of U (n)r ), and where the observation noise changes spatially greatly, g 0 and g r Both terms of contribute to the resolution of U (n)r ). In other words, the band of U (n)r ) becomes narrower where the value of variance is large and where the spatial variation of variance is large,
It has a wide band where the dispersion is small.

【0021】以上の議論でF(n) (ωr )、Fr(n)(ω
r )は、帯域を決定する大きな要因ではないため、U
(n) (ωr )は、どのnに対しても同じ帯域を持つとす
ることができる。
In the above discussion, F (n)r ), F r (n)
r ) is not a major factor in determining the bandwidth, so U
(n)r ) can have the same band for any n.

【0022】具体的な標本化間隔の決定法は以下のよう
になる。まず、評価された分散σr 2 からg0 ,gr
計算する。次に、任意の小数βを決め、 |H0 (ωr )|<βかつ、|Hr (ωr )|<β なる周波数ωmax を算出する。この周波数ωmax が解u
の帯域である。よって、サンプリング周波数ωs はナイ
キスト定理を満足するよう ωs =2ωmax により与えられる。対応するグリッド間隔dは、d=1
/ωs で与えられる。
A concrete method for determining the sampling interval is as follows.
become. First, the estimated variance σr 2To g0, GrTo
calculate. Next, determine an arbitrary decimal β,0r) | <Β and | Hrr) | <Β frequency ωmaxTo calculate. This frequency ωmaxIs the solution u
Is the band. Therefore, the sampling frequency ωsIs nai
To satisfy the Kist theorem ωs= 2ωmax Given by. The corresponding grid spacing d is d = 1
/ ΩsGiven in.

【0023】以上の結果、観測の精度がよいところでは
解の解像度が高くなり、精度のよい解が得られ、また、
観測精度の悪いところでは帯域が狭くなることから要求
される平滑さを満たす安定な解を得ることができる。
As a result of the above, the resolution of the solution becomes high where the observation accuracy is good, and an accurate solution is obtained.
Since the band is narrowed where the observation accuracy is poor, a stable solution that satisfies the required smoothness can be obtained.

【0024】図1は本発明の一実施例の解を推定するフ
ローチャートを示す。分散σr 2 から標本化間隔dを求
め、これを正則化に適用して解を推定する手順を図1を
用いて述べる。
FIG. 1 shows a flowchart for estimating a solution according to an embodiment of the present invention. A procedure for obtaining the sampling interval d from the variance σ r 2 and applying it to the regularization to estimate the solution will be described with reference to FIG.

【0025】ステップ1:まず、解の初期値を決め、解
の分散σu 2 を初期値と対象の解の想定される範囲の差
から計算する。
Step 1: First, the initial value of the solution is determined, and the variance σ u 2 of the solution is calculated from the difference between the initial value and the expected range of the target solution.

【0026】ステップ2:観測データと観測雑音の信頼
度(分散)σb 2 を入力する。
Step 2: Input the reliability (dispersion) σ b 2 of the observation data and the observation noise.

【0027】ステップ3:解の分散Aσu 2 、観測雑音
の分散σb 2 から式(3)における分散σr 2 を評価す
る。
Step 3: Evaluate the variance σ r 2 in the equation (3) from the variance A σ u 2 of the solution and the variance σ b 2 of the observation noise.

【0028】ステップ4:分散値に応じた、解像度のグ
リッド間隔dを選択する。グリッド間隔は、観測点ごと
に可変に定める。
Step 4: Select the grid spacing d of resolution according to the variance value. The grid interval is variably set for each observation point.

【0029】ステップ5:得られたグリッドの観測点に
ついて正則化を実行し、内挿により解を求める。
Step 5: Regularize the observation points of the obtained grid and obtain a solution by interpolation.

【0030】ステップ6:正則化の過程が定常値に収束
したら、解の分散の評価値を再評価し(小さくし)、ス
テップ3に進む。解の分散の評価値σu 2 を小さくして
も解が変動しなくなった時点で処理を終了する。
Step 6: When the regularization process converges to a steady value, the evaluation value of the dispersion of the solution is re-evaluated (decreased), and the process proceeds to step 3. Even if the evaluation value σ u 2 of the solution variance is reduced, the process ends when the solution does not change.

【0031】以上の手順は、勾配法における動き場推定
を始め多くのビジョンの問題に同様に適用可能である。
The above procedure is equally applicable to many vision problems including motion field estimation in the gradient method.

【0032】上記に示した手法は以下に示す特長を有す
る。 (1)観測精度に見合った精度よい解が得られる。平滑
化の過剰、不足がなく最適性が保証されている。 (2)解の唯一性、安定性が保証される。 (3)多重解像度の導入により演算する画素の間引きが
行われるため演算量が少なく収束が速い。
The method described above has the following features. (1) An accurate solution matching the observation accuracy can be obtained. Optimality is guaranteed without excess or deficiency of smoothing. (2) The uniqueness and stability of the solution are guaranteed. (3) Since the pixels to be calculated are thinned out by the introduction of the multi-resolution, the amount of calculation is small and the convergence is fast.

【0033】図2は本発明の一実施例を推定装置に適応
した場合の構成を示す。同図において、推定装置は、観
測ベクトルbを入力する観測ベクトル入力端子1、分散
値を入力する分散値入力端子2、前記式(2)を実行す
る解像度決定回路3、解ベクトルuを保持する解ベクト
ルメモリ4、観測ベクトル入力端子1から入力された観
測ベクトルと解像度決定回路3により決定された解像
度、解ベクトルメモリ4から解ベクトルを用いて解ベク
トルを修正する解ベクトル演算回路5、分散値入力端子
2から入力された分散値、観測ベクトル入力端子1から
入力された観測ベクトル、解ベクトル演算回路5から入
力された解ベクトルを用いて評価値を算出する評価値演
算回路6、解ベクトル演算回路5で求められた解ベクト
ルと評価値演算回路6からの選択信号により解ベクトル
を出力する解ベクトル出力回路7、解ベクトルを出力す
る解ベクトル出力端子10、演算の最初に初期解ベクト
ルを入力する初期解ベクトル入力端子8、スイッチ9に
より構成される。
FIG. 2 shows the configuration when an embodiment of the present invention is applied to an estimation device. In the figure, the estimation device holds an observation vector input terminal 1 for inputting an observation vector b, a variance value input terminal 2 for inputting a variance value, a resolution determination circuit 3 for executing the equation (2), and a solution vector u. Solution vector memory 4, observation vector input from observation vector input terminal 1 and resolution determined by resolution determination circuit 3, solution vector operation circuit 5 that corrects the solution vector using solution vector from solution vector memory 4, variance value Evaluation value calculation circuit 6 for calculating an evaluation value using the variance value input from the input terminal 2, the observation vector input from the observation vector input terminal 1, and the solution vector input from the solution vector calculation circuit 5, and the solution vector calculation A solution vector output circuit 7 for outputting a solution vector according to the solution vector obtained by the circuit 5 and a selection signal from the evaluation value calculation circuit 6, a solution vector And outputs the solution vector output terminal 10, the initial solution vector input terminal 8 for inputting a first initial solution vector arithmetic, and the switch 9.

【0034】まず、観測データが入力端子1より、解ベ
クトル演算回路5および評価値演算回路6に入力され
る。観測データに付随する分散値は、分散入力端子2よ
り解像度決定回路3、解ベクトル演算回路5、評価値演
算回路6に入力される。
First, observation data is input from the input terminal 1 to the solution vector calculation circuit 5 and the evaluation value calculation circuit 6. The variance value associated with the observation data is input from the variance input terminal 2 to the resolution determination circuit 3, the solution vector calculation circuit 5, and the evaluation value calculation circuit 6.

【0035】解像度決定回路3では、分散入力端子2よ
り入力された分散値および評価値演算回路6から入力さ
れる解の分散値とから分散σr 2 を算出し、次に、式
(12)に基づいて解像度を決定する。これにより決定
したグリッド間隔dは解ベクトル演算回路5に出力され
る。
The resolution determination circuit 3 calculates the variance σ r 2 from the variance value input from the variance input terminal 2 and the variance value of the solution input from the evaluation value calculation circuit 6, and then the equation (12) The resolution is determined based on. The grid spacing d thus determined is output to the solution vector calculation circuit 5.

【0036】解ベクトル演算回路5は、与えられたグリ
ッド間隔dのデータを用いて、前記観測データと分散
値、解ベクトルメモリ4より入力される修正前の解ベク
トルに基づいて解ベクトルを修正する。グリッド間隔が
大きいために演算されなかった標本点の解ベクトルは内
挿により算出する。解ベクトル演算回路5は、特願平4
−7237に述べられているように、加減乗除演算だけ
で実現される得られた解ベクトル修正値は評価値演算回
路6、解出力回路7、およびスイッチ9を介して解ベク
トルメモリに入力される。
The solution vector calculation circuit 5 corrects the solution vector based on the observation data, the variance value, and the uncorrected solution vector input from the solution vector memory 4, using the data of the given grid interval d. . The solution vector of the sample point that is not calculated because the grid interval is large is calculated by interpolation. The solution vector operation circuit 5 is described in Japanese Patent Application No.
As described in -7237, the obtained solution vector correction value realized only by the addition, subtraction, multiplication and division operation is input to the solution vector memory via the evaluation value operation circuit 6, the solution output circuit 7, and the switch 9. .

【0037】評価値演算回路6では、観測データ、分散
値、推定された解ベクトル値を用いて(3)式で示す評
価値を算出する。評価値演算回路6は、乗算器と累算器
により構成される。この評価値が所定の閾値と比べら
れ、評価値が閾値より小さくなると解の分散値の評価値
を小さくして、解像度決定回路3に出力する。また、解
の分散値を小さくしても評価値が小さくならないとき
は、繰り返し演算を中止すると共に解出力回路7に選択
信号を出力する。
The evaluation value calculation circuit 6 calculates the evaluation value shown in the equation (3) using the observation data, the variance value, and the estimated solution vector value. The evaluation value calculation circuit 6 is composed of a multiplier and an accumulator. This evaluation value is compared with a predetermined threshold value, and when the evaluation value becomes smaller than the threshold value, the evaluation value of the dispersion value of the solution is reduced and output to the resolution determination circuit 3. If the evaluation value does not decrease even if the variance value of the solution is reduced, the repetitive calculation is stopped and the selection signal is output to the solution output circuit 7.

【0038】解出力回路7は、解ベクトルを入力し評価
値演算回路6からの選択信号に応じて最終演算結果とし
ての解ベクトルを出力端子10を介して出力する。ま
た、演算の開始時には初期解ベクトル入力端子より初期
解ベクトルが入力され解ベクトルメモリ4にスイッチ9
を介して書き込まれる。初期値は、想定される解の範囲
内にあるように選択すればよい。スイッチは初期解ベク
トル入力後、解ベクトル演算回路5の出力側に倒され
る。
The solution output circuit 7 inputs the solution vector and outputs the solution vector as the final operation result via the output terminal 10 in response to the selection signal from the evaluation value operation circuit 6. At the start of calculation, the initial solution vector is input from the initial solution vector input terminal, and the switch 9 is input to the solution vector memory 4.
Written through. The initial value may be selected to be within the range of the expected solution. After inputting the initial solution vector, the switch is turned to the output side of the solution vector calculation circuit 5.

【0039】以上のような構成になっているため、観測
雑音の局所的な性質に適応して、精度の高い解ベクトル
を少ない演算量で得ることができる。本発明は、ロボッ
トビジョンにおける対象物の速度検知など、さまざまな
ビジョンシステムの問題に適用できる。
With the above-mentioned configuration, it is possible to obtain a highly accurate solution vector with a small amount of calculation by adapting to the local property of observation noise. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to various vision system problems such as speed detection of an object in robot vision.

【0040】[0040]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、解の想定
される誤差から処理の解像度を制御することにより、解
の分散の大きい領域ではその解像度が低く、分散の小さ
い領域では解像度を高くすることにより、安定で精度の
よい解を少ない演算量で推定できる。
As described above, according to the present invention, the resolution of processing is controlled based on the assumed error of the solution, so that the resolution is low in the area where the dispersion of the solution is large and the resolution is small in the area where the dispersion is small. By increasing the value, a stable and accurate solution can be estimated with a small amount of calculation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実現する方法を示すフローチャートで
ある。
FIG. 1 is a flow chart showing a method realized by the present invention.

【図2】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 観測ベクトル入力端子 2 分散値入力端子 3 解像度決定回路 4 解ベクトルメモリ 5 解ベクトル演算回路 6 評価値演算回路 7 解ベクトル出力回路 8 初期解ベクトル端子 9 スイッチ 10 解ベクトル出力端子 1 Observation vector input terminal 2 Variance value input terminal 3 Resolution determination circuit 4 Solution vector memory 5 Solution vector operation circuit 6 Evaluation value operation circuit 7 Solution vector output circuit 8 Initial solution vector terminal 9 Switch 10 Solution vector output terminal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元データを観測して得られた2次元
配列の観測データ、及び各観測データの信頼度を示す観
測信頼度データを入力し、該観測データと推定すべき2
次元データとの拘束関係を記述する第1の制約条件式に
基づく評価値と、推定すべきデータの滑らかさを記述し
た第2の制約条件式に基づく評価値とを生成し、2つの
評価値を重み付けした総合評価値を繰り返し演算により
最適化することにより2次元データを推定する観測デー
タからの2次元データ推定方法において、 該観測データの信頼度と推定データの信頼度から観測点
ごとに算出した該第1の制約条件式の信頼度に基づい
て、繰り返し演算に用いる推定データの解像度を変化さ
せながら解を推定することを特徴とする観測データから
の2次元データ推定方法。
1. The observation data of a two-dimensional array obtained by observing the two-dimensional data and the observation reliability data indicating the reliability of each observation data are input to estimate the observation data.
The evaluation value based on the first constraint condition expression describing the constraint relationship with the dimensional data and the evaluation value based on the second constraint condition expression describing the smoothness of the data to be estimated are generated, and two evaluation values are generated. In a two-dimensional data estimation method from observation data, which estimates two-dimensional data by optimizing the total evaluation value weighted by the iterative calculation, the reliability of the observation data and the reliability of the estimated data are calculated for each observation point A two-dimensional data estimation method from observation data, characterized in that a solution is estimated while changing a resolution of estimation data used for iterative calculation based on the reliability of the first constraint condition expression.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248452A (en) * 2006-02-15 2007-09-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for measuring warpage on back face of substrate
JP2007299068A (en) * 2006-04-27 2007-11-15 Sony Computer Entertainment Inc Image processing device and image restoration method

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