JPH0668264A - パターンマッチング回路 - Google Patents
パターンマッチング回路Info
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- JPH0668264A JPH0668264A JP4245657A JP24565792A JPH0668264A JP H0668264 A JPH0668264 A JP H0668264A JP 4245657 A JP4245657 A JP 4245657A JP 24565792 A JP24565792 A JP 24565792A JP H0668264 A JPH0668264 A JP H0668264A
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- input data
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- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T1/00—General purpose image data processing
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
- G06F17/153—Multidimensional correlation or convolution
-
- G—PHYSICS
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- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
- G06V10/74—Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
- G06V10/75—Organisation of the matching processes, e.g. simultaneous or sequential comparisons of image or video features; Coarse-fine approaches, e.g. multi-scale approaches; using context analysis; Selection of dictionaries
- G06V10/751—Comparing pixel values or logical combinations thereof, or feature values having positional relevance, e.g. template matching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 正規化相互相関のＬＳＩを容易に実現し得る
パターンマッチング回路を提供することを目的とする。 【構成】 入力データｆiの和Σｆiを算出する第１積算
部Ａ１と、入力データの２乗和Σｆi 2を算出する第２積
算部Ａ２と、デンプレートデータｇiの平均ｇmに対する
偏差（ｇi−ｇm）と入力データｆiとの積ｆi（ｇi−
ｇm）の和Σｆi（ｇi−ｇm）を算出する第３積算部Ａ３
と、入力データの個数Ｎ、テンプレートの平均ｇm、テ
ンプレートの標準偏差σg、及び相関係数ρの閾値ρth
を登録するデータレジスタＲ１と、統合演算部ＩＣを備
えており、相関係数の閾値を予め決めておくことで相関
係数の極大値の位置を大雑把に把握する。
パターンマッチング回路を提供することを目的とする。 【構成】 入力データｆiの和Σｆiを算出する第１積算
部Ａ１と、入力データの２乗和Σｆi 2を算出する第２積
算部Ａ２と、デンプレートデータｇiの平均ｇmに対する
偏差（ｇi−ｇm）と入力データｆiとの積ｆi（ｇi−
ｇm）の和Σｆi（ｇi−ｇm）を算出する第３積算部Ａ３
と、入力データの個数Ｎ、テンプレートの平均ｇm、テ
ンプレートの標準偏差σg、及び相関係数ρの閾値ρth
を登録するデータレジスタＲ１と、統合演算部ＩＣを備
えており、相関係数の閾値を予め決めておくことで相関
係数の極大値の位置を大雑把に把握する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は正規化相互相関に基づ
くパターンマッチングを実行するためのパターンマッチ
ング回路に関する。
くパターンマッチングを実行するためのパターンマッチ
ング回路に関する。
【０００２】
【従来技術】正規化相互相関に基づくパターンマッチン
グは品質検査等において重要な処理であり、その高速処
理の必要性も高い。 一方、正規化相互相関は入力デー
タとテンプレートデータとの積の積算や、この積算結果
を標準偏差で割る除算など複雑な演算が必要である。従
って正規化相互相関のためのＬＳＩの必要性は高いが、
大量消費が見込まれるＬＳＩではないため、従来、標準
品としてのＬＳＩ供給は期待できなかった。
グは品質検査等において重要な処理であり、その高速処
理の必要性も高い。 一方、正規化相互相関は入力デー
タとテンプレートデータとの積の積算や、この積算結果
を標準偏差で割る除算など複雑な演算が必要である。従
って正規化相互相関のためのＬＳＩの必要性は高いが、
大量消費が見込まれるＬＳＩではないため、従来、標準
品としてのＬＳＩ供給は期待できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
従来の問題点を解消すべく創案されたもので、正規化相
互相関のＬＳＩを容易に実現しうるパターマッチング回
路を提供することを目的とする。
従来の問題点を解消すべく創案されたもので、正規化相
互相関のＬＳＩを容易に実現しうるパターマッチング回
路を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明に係るパターン
マッチング回路は、相関係数の閾値を定めておき、この
閾値以上の範囲について、
マッチング回路は、相関係数の閾値を定めておき、この
閾値以上の範囲について、
【式２】 Ｎ ：入力データの個数 ｆi：入力データ ｆm：入力データの平均値 ｇi：テンプレートデータ ｇm：テンプレートデータの平均値 ρth：相関係数の閾値 σf：入力データの標準偏差 σg：テンプレートデータの標準偏差 を評価するものである。
【０００５】
【実施例】次にこの発明に係るパターンマッチング回路
の１実施例を、画像のパターンマッチングを例にとり、
以下説明する。図１はマッチング対象ＭＯを含む入力画
像ＩＭを示し、図２はマッチング対象ＭＯを検出するた
めのテンプレートＴＰを示す。入力画像ＩＭについて、
各画素ｆiがスキャンライン順にパターンマッチング回
路に入力され、これに呼応してテンプレートＴＭの画素
ｇiがパターンマッチング回路に入力される。
の１実施例を、画像のパターンマッチングを例にとり、
以下説明する。図１はマッチング対象ＭＯを含む入力画
像ＩＭを示し、図２はマッチング対象ＭＯを検出するた
めのテンプレートＴＰを示す。入力画像ＩＭについて、
各画素ｆiがスキャンライン順にパターンマッチング回
路に入力され、これに呼応してテンプレートＴＭの画素
ｇiがパターンマッチング回路に入力される。
【０００６】パターンマッチング回路は図３のように構
成され、入力画像の画素データｆiが入力される、第１
積算部Ａ１、第２積算部Ａ２、第３積算部Ａ３を有す
る。第１積算部Ａ１は、画素データｆiの積算値Σｆiを
算出する。ここに、画像データ全体を一括して処理する
ためには、大容量の高速メモリが必要であり、一般に画
像データの一部、例えば１６画素を順次取り込み、処理
を行う。この場合、第１積算部Ａ１はこの１６画素の積
算、すなわち、
成され、入力画像の画素データｆiが入力される、第１
積算部Ａ１、第２積算部Ａ２、第３積算部Ａ３を有す
る。第１積算部Ａ１は、画素データｆiの積算値Σｆiを
算出する。ここに、画像データ全体を一括して処理する
ためには、大容量の高速メモリが必要であり、一般に画
像データの一部、例えば１６画素を順次取り込み、処理
を行う。この場合、第１積算部Ａ１はこの１６画素の積
算、すなわち、
【式３】 の演算を行う。例えばテンプレートＴＭのサイズがｍ×
ｎ＝Ｎ画素であったとき、
ｎ＝Ｎ画素であったとき、
【式４】 の積算が必要であり、式（２）の積算結果を保存し、以
後の同様の積算結果を累積して最終的に式（３）の結果
を得る。
後の同様の積算結果を累積して最終的に式（３）の結果
を得る。
【０００７】第２積算部Ａ２は、画素データｆiの２乗
の積算値Σｆi 2を算出する。ここでも、式（２）の場合
と同様に画像データの一部、例えば１６画素を順次取り
込み、処理を行う。この場合、第２積算部Ａ２はこの１
６画素の積算、すなわち、
の積算値Σｆi 2を算出する。ここでも、式（２）の場合
と同様に画像データの一部、例えば１６画素を順次取り
込み、処理を行う。この場合、第２積算部Ａ２はこの１
６画素の積算、すなわち、
【式５】 の演算を行う。テンプレートサイズｍ×ｎ＝Ｎ画素に対
して、
して、
【式６】 の積算を行うために、式（４）の積算結果を保存し、以
後の同様の積算結果を累積して最終的に式（５）の結果
を得る。
後の同様の積算結果を累積して最終的に式（５）の結果
を得る。
【０００８】第３積算部Ａ３は、画素データｆiとテン
プレートデータの偏差（ｇi−ｇm）の積の積算値Σｆi
（ｇi−ｇm）を算出する。ここでも、式（２）の場合と
同様に画像データの一部、例えば１６画素を順次取り込
み、処理を行う。この場合、第３積算部Ａ３はこの１６
画素の積算、すなわち、
プレートデータの偏差（ｇi−ｇm）の積の積算値Σｆi
（ｇi−ｇm）を算出する。ここでも、式（２）の場合と
同様に画像データの一部、例えば１６画素を順次取り込
み、処理を行う。この場合、第３積算部Ａ３はこの１６
画素の積算、すなわち、
【式７】 の演算を行う。テンプレートサイズｍ×ｎ＝Ｎ画素に対
して、
して、
【式８】 の積算を行うために、式（６）の積算結果を保存し、以
後の同様の積算結果を累積して最終的に式（７）の結果
を得る。
後の同様の積算結果を累積して最終的に式（７）の結果
を得る。
【０００９】ここで、
【式９】 とすると、相関係数ρは式（１０）のように表現され
る。 ρ＝ＮＡ／（σg√Ｂ） （１０） σg：テンプレート画像の標準偏差
る。 ρ＝ＮＡ／（σg√Ｂ） （１０） σg：テンプレート画像の標準偏差
【００１０】このように、相関係数を算出するには除算
が必要であるが、一般にハードウエアにおける高速の除
算は不可能である。そこで式（１０）を以下のように変
形する。 Ｅ ＝Ｎ2Ａ2−κＢ （１１） κ ＝ ρth 2σg 2 ρth ：相関係数の閾値
が必要であるが、一般にハードウエアにおける高速の除
算は不可能である。そこで式（１０）を以下のように変
形する。 Ｅ ＝Ｎ2Ａ2−κＢ （１１） κ ＝ ρth 2σg 2 ρth ：相関係数の閾値
【００１１】すなわち、相関係数ρの許容最低値をあら
かじめ設定し、これを基礎とした、分母子の比較を行
う。ここに、（Ｎ2Ａ2）は分子の２乗であり、κＢは分
母の２乗に（ρth 2）を乗じたものである。第１〜第３
積算部Ａ１〜Ａ３の出力は統合演算部ＩＣに入力され、
ここで式（１１）のＥが算出される。統合演算部ＩＣに
は、あらかじめ算出し得るｇm、Ｎ、σgおよびあらかじ
め設定されるρthが登録されたレジスタＲ１が接続され
ており、これらデータを参照しつつ、Ｅが計算される。
かじめ設定し、これを基礎とした、分母子の比較を行
う。ここに、（Ｎ2Ａ2）は分子の２乗であり、κＢは分
母の２乗に（ρth 2）を乗じたものである。第１〜第３
積算部Ａ１〜Ａ３の出力は統合演算部ＩＣに入力され、
ここで式（１１）のＥが算出される。統合演算部ＩＣに
は、あらかじめ算出し得るｇm、Ｎ、σgおよびあらかじ
め設定されるρthが登録されたレジスタＲ１が接続され
ており、これらデータを参照しつつ、Ｅが計算される。
【００１２】統合演算部ＩＣの出力Ｅ、およびパターン
マッチングの回数（サーチエリアの位置）を示す番号ｊ
が比較回路Ｃに入力され、比較回路Ｃは連続する３つサ
ーチエリアにおけるＥの値（ここではＥj-2、Ｅj-1、Ｅ
jと表現する。）を比較し、 Ｅj-2≦Ｅj-1 ａｎｄ Ｅj≦Ｅj-1 のときにＥj-1を極大値と判断する。抽出すべき領域が
１個ああるいは少数である場合、極大値ごとにその評価
（ρ算出による精密なパターンマッチング等）を行うこ
とにより、以後の演算を省略し得る可能性があるため、
ここで一旦演算を停止する。この処理を行うために、Ｅ
j-2、Ｅj-1を保存するレジスタＲ２が設けられている。
そして、演算停止に際し、比較回路Ｃは停止信号ＩＮＴ
を各演算モジュールに対して出力する。
マッチングの回数（サーチエリアの位置）を示す番号ｊ
が比較回路Ｃに入力され、比較回路Ｃは連続する３つサ
ーチエリアにおけるＥの値（ここではＥj-2、Ｅj-1、Ｅ
jと表現する。）を比較し、 Ｅj-2≦Ｅj-1 ａｎｄ Ｅj≦Ｅj-1 のときにＥj-1を極大値と判断する。抽出すべき領域が
１個ああるいは少数である場合、極大値ごとにその評価
（ρ算出による精密なパターンマッチング等）を行うこ
とにより、以後の演算を省略し得る可能性があるため、
ここで一旦演算を停止する。この処理を行うために、Ｅ
j-2、Ｅj-1を保存するレジスタＲ２が設けられている。
そして、演算停止に際し、比較回路Ｃは停止信号ＩＮＴ
を各演算モジュールに対して出力する。
【００１３】また所定個数のサーチエリアについてＥの
最大値を求め、その最大値の位置を評価する場合には最
大値および位置を保存しておく必要があるため、レジス
タＲ３が設けられている。ρthを適当に設定すれば、Ｅ
の極大値は相関係数の極大値の近傍において生じ、テン
プレート画像に略一致した入力画像の部分を抽出するこ
とができる。この大雑把なマッチングのみで最終的な判
断、すなわち一致部分の存否および一致部分の位置を求
めることができる。しかしさらに精密なパターンマッチ
ングを行うためには、Ｅの極大値の近傍をサーチしつ
つ、あらためて式（１０）によりρを算出し、ρの極大
値およびその値を求める。ここに式（１０）の計算を行
うときには、ＡおよびＢのパターンマッチング回路から
出力し、ＣＰＵ等の除算機能を持ったＬＳＩにより演算
を行う。
最大値を求め、その最大値の位置を評価する場合には最
大値および位置を保存しておく必要があるため、レジス
タＲ３が設けられている。ρthを適当に設定すれば、Ｅ
の極大値は相関係数の極大値の近傍において生じ、テン
プレート画像に略一致した入力画像の部分を抽出するこ
とができる。この大雑把なマッチングのみで最終的な判
断、すなわち一致部分の存否および一致部分の位置を求
めることができる。しかしさらに精密なパターンマッチ
ングを行うためには、Ｅの極大値の近傍をサーチしつ
つ、あらためて式（１０）によりρを算出し、ρの極大
値およびその値を求める。ここに式（１０）の計算を行
うときには、ＡおよびＢのパターンマッチング回路から
出力し、ＣＰＵ等の除算機能を持ったＬＳＩにより演算
を行う。
【００１４】このように除算を行うことなく相関係数の
極大値の位置を大雑把に把握し、必要に応じて相関係数
の精密な計算を行うので、回路が比較的単純であるとと
もに、高速処理を実現し得る。
極大値の位置を大雑把に把握し、必要に応じて相関係数
の精密な計算を行うので、回路が比較的単純であるとと
もに、高速処理を実現し得る。
【００１５】
【発明の効果】前述のとおり、この発明に係るパターン
マッチング回路は、相関係数の閾値を定めておき、この
閾値以上の範囲について、
マッチング回路は、相関係数の閾値を定めておき、この
閾値以上の範囲について、
【式１０】 Ｎ ：入力データの個数 ｆi：入力データ ｆm：入力データの平均値 ｇi：テンプレートデータ ｇm：テンプレートデータの平均値 ρth：相関係数の閾値 σf：入力データの標準偏差 σg：テンプレートデータの標準偏差 を評価するので、正規化相互相関のＬＳＩを容易に実現
し得るという優れた効果を有する。
し得るという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】入力画像を示す概念図である。
【図２】テンプレート画像を示す概念図である。
【図３】本発明に係るパターンマッチング回路の１実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
Ａ１ 第１積算部 Ａ２ 第２積算部 Ａ３ 第３積算部 ＩＣ 統合演算部 Ｃ 比較回路 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ レジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寿 国梁 東京都世田谷区北沢３−５−18 株式会社 鷹山内 (72)発明者 高取 直 東京都世田谷区北沢３−５−18 株式会社 鷹山内 (72)発明者 山本 誠 東京都世田谷区北沢３−５−18 株式会社 鷹山内
Claims (2)
- 【請求項１】 入力データｆiの和Σｆiを算出する第１
積算部と、入力データの２乗和Σｆi 2を算出する第２積
算部と、テンプレートデータｇiの平均ｇmに対する偏差
（ｇi−ｇm）と入力データｆiとの積ｆi（ｇi−ｇm）の
和Σｆi（ｇi−ｇm）を算出する第３積算部と、入力デ
ータの個数Ｎ、テンプレートデータの平均ｇm、テンプ
レートデータの標準偏差σg、および相関係数ρの閾値
ρthを登録するデータレジスタと、 【式１】 を算出する統合演算部とを備えているパターンマッチン
グ回路。 - 【請求項２】 Ｅの正の極大値が生じたときに一旦演算
を停止し、極大値発生を示す信号を出力する比較回路が
設けられていることを特徴とする請求項１記載のパター
ンマッチング回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245657A JPH0668264A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | パターンマッチング回路 |
| EP93113178A EP0584701A3 (en) | 1992-08-21 | 1993-08-17 | Pattern comparison circuit. |
| KR1019930016248A KR940004479A (ko) | 1992-08-21 | 1993-08-20 | 패턴매청회로 |
| US08/426,587 US5579411A (en) | 1992-08-21 | 1995-04-21 | High-speed circuit for performing pattern matching of image data and the like suitable for large scale integration implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245657A JPH0668264A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | パターンマッチング回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668264A true JPH0668264A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17136886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4245657A Pending JPH0668264A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | パターンマッチング回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5579411A (ja) |
| EP (1) | EP0584701A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0668264A (ja) |
| KR (1) | KR940004479A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006163739A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Casio Comput Co Ltd | 最大相関位置検出装置、最大相関位置検出方法、および最大相関位置検出処理プログラム |
| JP2011065664A (ja) * | 2010-10-29 | 2011-03-31 | Casio Computer Co Ltd | 最大相関位置検出装置、最大相関位置検出方法、および最大相関位置検出処理プログラム、並びに画像照合装置、画像照合方法、および画像照合プログラム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW368640B (en) * | 1996-12-25 | 1999-09-01 | Hitachi Ltd | Image processor, image processing device and image processing method |
| AUPR963401A0 (en) * | 2001-12-19 | 2002-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Methods for the enhancement of complex peaks |
| EP1540582A2 (en) * | 2002-08-29 | 2005-06-15 | Paul Rudolf | Associative memory device and method based on wave propagation |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4040010A (en) * | 1975-11-06 | 1977-08-02 | Stanford Research Institute | Identification by handwriting verification |
| JPS57136000A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-21 | Nippon Electric Co | Pattern matching apparatus |
| JPH0275084A (ja) * | 1988-09-12 | 1990-03-14 | Fuji Electric Co Ltd | パターンマッチング用類似度演算回路 |
| JPH0762606B2 (ja) * | 1988-12-09 | 1995-07-05 | 松下電器産業株式会社 | パターン位置認識装置 |
| US5022086A (en) * | 1988-12-20 | 1991-06-04 | Sri International, Inc. | Handwriting apparatus for information collection based on force and position |
| JP3007392B2 (ja) * | 1990-08-16 | 2000-02-07 | ニチデン機械株式会社 | パターン認識方法及びその装置 |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP4245657A patent/JPH0668264A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-17 EP EP93113178A patent/EP0584701A3/en not_active Ceased
- 1993-08-20 KR KR1019930016248A patent/KR940004479A/ko not_active Application Discontinuation
-
1995
- 1995-04-21 US US08/426,587 patent/US5579411A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006163739A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Casio Comput Co Ltd | 最大相関位置検出装置、最大相関位置検出方法、および最大相関位置検出処理プログラム |
| JP2011065664A (ja) * | 2010-10-29 | 2011-03-31 | Casio Computer Co Ltd | 最大相関位置検出装置、最大相関位置検出方法、および最大相関位置検出処理プログラム、並びに画像照合装置、画像照合方法、および画像照合プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0584701A3 (en) | 1994-12-14 |
| KR940004479A (ko) | 1994-03-15 |
| US5579411A (en) | 1996-11-26 |
| EP0584701A2 (en) | 1994-03-02 |
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