JPH0683964A - 画像照合方法 - Google Patents

画像照合方法

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JPH0683964A
JPH0683964A JP4255572A JP25557292A JPH0683964A JP H0683964 A JPH0683964 A JP H0683964A JP 4255572 A JP4255572 A JP 4255572A JP 25557292 A JP25557292 A JP 25557292A JP H0683964 A JPH0683964 A JP H0683964A
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JP
Japan
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template
pixels
image
work memory
difference
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JP4255572A
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Kokuriyou Kotobuki
国梁 寿
Ikou You
維康 楊
Uonwarauipatsuto Uiwatsuto
ウィワット・ウォンワラウィパット
Sunao Takatori
直 高取
Makoto Yamamoto
山本  誠
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TAKAYAMA KK
Sharp Corp
Original Assignee
TAKAYAMA KK
Sharp Corp
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00General purpose image data processing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/74Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
    • G06V10/75Organisation 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
    • G06V10/751Comparing pixel values or logical combinations thereof, or feature values having positional relevance, e.g. template matching
    • G06V10/7515Shifting the patterns to accommodate for positional errors

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  • Computing Systems (AREA)
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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 専用ハードウェアを用いることなく高速の画
像照合を実行し得る画像照合方法を提供することを目的
とする。 【構成】 テンプレートにおける連続する複数画素の輝
度値をハードウェアに設定し、これら複数画素に対応す
る入力画像の複数画素の輝度値を順次前述のハードウェ
アに入力して対応画素間の差分和を算出し、照合領域に
ついての差分和積算値をワークメモリに書き込み、この
ワークメモリのデータからヒストグラムを求めて最小輝
度値から所定個数の画素数の輝度値を閾値としてデータ
を2値化し、2値後の有為データの座標を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えば文字等の照合を
画像処理装置を用いて行なう画像照合方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来、差分による画像照合を高速で行うに
は専用ハードウェアが必要であり、かなりの販売数量が
見込まれない限り、製造原価が高額になるという問題が
あった。またソフトウェアによる画像照合では、多大の
処理時間を要し、実用的な検査等には不適であった。
【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、専用ハー
ドウェアを用いることなく高速の画像照合を実行し得る
画像照合方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決する手段】この発明に係る照合方法は、テ
ンプレートにおける連続する複数画素の輝度値をハード
ウェアに設定し、これら複数画素に対応する入力画像の
複数画素の輝度値を順次前述のハードウェアに入力して
対応画素間の差分和を算出し、照合領域についての差分
和積算値をワークメモリに書き込み、このワークメモリ
のデータからヒストグラムを求めて最小輝度値から所定
個数の画素数の輝度値を閾値としてデータを2値化し、
2値化後の有為データの座標を抽出する。
【0005】
【実施例】次にこの発明に係る照合方法の1実施例を図
面に基づいて説明する。図11において、 P : 入力画像, M x N t : テンプレート画像, m x n P(i,j) : Pの(i,j)における濃度値(0
≦i<M,0≦j<N) t(i,j) : tの(i,j)における濃度値(0
≦i<m,0≦j<n) とする。
【0006】ここで、差分を、 d(i,j|x,y)=|P(x+i,y+j)−t(i,j)| (1) とすると、差分和は、
【式1】 (0≦x≦M−m,0≦y≦N−n)
【式2】 となる。
【0007】次に、図13のようにテンプレートのm
x n をK x Lのコンボリューションづつに分割
した場合の差分和は、
【式3】 となる。
【0008】ここで、上記D(x,y)を逐次算出する
ための漸化式を下記に示す。
【式4】
【0009】ここで、 C(k+l):定数(積算和) δ(k,l):テンプレートのコンボリューションK
x Lと入力画像Pとの差分 であり、最終的なC(K−1+L−1)がD(x,y)
となる。
【0010】次に、式(5)の計算をハードウェアで実
行する方法を説明する。なお、一般の画像処理ハードウ
ェア(例えば、株式会社イーゼルの画像処理ボードTA
ICHI−CORE)では3x3コンボリューションの
積和演算を高速に行い得るので、テンプレートのコンボ
リューションの画素の輝度値を関数として利用すること
により、式(5)の差分δ(k+l)、すなわちテンプ
レートのコンボリューションの画素の輝度値と入力画像
の差分を一度で演算可能であり、高い処理速度を確保し
得る。
【0011】以下に差分δ(k+l)を逐次求めながら
最終的にD(x,y)をハードで求める方法を説明す
る。まず、テンプレート及び照合したい文字が含まれる
画像を図1に示し、これらの拡大概念図を図2に示す。
なお、本実施例ではテンプレートの文字をJ、テンプレ
ートサイズを9画素x9画素とし、このテンプレートと
入力画像中の文字との照合を行なうものとする。
【0012】まず、図3においてテンプレートのコンボ
リューション(斜線の3画素、その輝度値をa1,a2,
a3とする)と入力画像イ1に示す斜線の3画素(その輝
度値を各々x1,x2,x3とする)において対応する位
置にある画素間の差分D1(α1)を求め、この差分をワ
ークメモリのイ1の場所に格納する。その式を下記に示
す。
【0013】 Z + |x1−a1| + |x2−a2| + |x3−a3| = D1(α1)(6) この式(6)において、 Z :定数 a1,a2,a3 :テンプレートのコンボリューションの
各画素の輝度値 x1,x2,x3 :入力画像の各画素の輝度値 である。テンプレートにおける最初のコンボリューショ
ンと入力画像との差分を演算する場合は、定数Zは0で
ある。これらを式(5)と対応させた場合、Zは式
(5)における0、|x1−a1|+ |x2−a2| +
|x3−a3|はδ(0,0)、そしてD1(α1)はC
(0)に該当する。
【0014】次に、テンプレートの同じ斜線の3画素と
入力画像イ2に示す斜線の3画素(イ1から1画素右に移
動している)との差分D1(α2)を求めワークメモリの
1の隣イ2に格納する。同様に、図3の入力画像ロ1
2,及びロ3に示す斜線の3画素とテンプレートの斜線
の3画素との差分D1(β1),D1(β2),D1(β3
はワークメモリのロ1,ロ2,ロ3の位置に格納される。
【0015】このようにテンプレートの特定位置のコン
ボリューションの画素と入力画像全体について一画素づ
つずれた同じサイズのコンボリューションの画素との差
分を順次求めてワークメモリに登録する。このワークメ
モリ上に生成された画像をIMD1とする。
【0016】次に、テンプレートの他の特定位置のコン
ボリューションの画素(前述の特定位置のコンボリュー
ションの3画素とは重複しない)と入力画像全体につい
て一画素づつずれた同じサイズのコンボリューションと
の差分を順次求めてワークメモリ、つまり画像IMD1
に加算して画像IMD2を生成する。
【0017】例えば、図4においてテンプレートの斜線
の3画素と入力画像イ1,イ2,イ3,ロ1,ロ2,ロ3に示
す斜線の3画素間の輝度値の差分を前述のワークメモリ
のイ1,イ2,イ3,ロ1,ロ2,ロ3に加算し登録する。ワ
ークメモリのイ1を例に挙げ、その式を下記に示す。 D1(α1) + |xn−a10| + |xn+1−a11| + |xn+2−a12| = D2(α2) (7) 式(7)において、 a10,a11,a12 :テンプレートのコンボリューショ
ンの各画素の輝度値 xn,xn+1,xn+2 :入力画像の各画素の輝度値 これらを式(5)と対応させた場合、D1(α2)は式
(5)におけるC(0)、|xn−a10| + |xn+1−
a11| + |xn+2−a12|はδ(0,1)、そしてD2
(α2)はC(1)に該当する。
【0018】なお、テンプレートのコンボリューション
位置の変化により入力画像の差分を求める画像領域も変
化する。すなわち、図4に示すようにテンプレートのコ
ンボリューションが、上段から2番目に位置するときは
入力画像の差分を求める画像領域も上段から2段目とす
る。すなわち最上段の1画素分(図4において濃く塗り
つぶした画像領域)は除外される。図5に示すようにテ
ンプレートのコンボリューション位置が斜線で示す3画
素の場合は、入力画像イ1,イ2,イ3,ロ1,ロ2,ロ3
おける斜線3画素との差分を求める画像領域には上段か
ら4画素分及び右端から3画素分の濃く塗りつぶした画
像領域を含まない。
【0019】なお、本実施例ではテンプテートのコンボ
リューション(斜線部)を3画素としたので、テンプレ
ートにおけるコンボリューションは9画素x9画素/3
画素=27組存在することになり、各々のコンボリュー
ションと入力画像との差分計算は27回行なわれ、すな
わちワークメモリのイ1,イ2,イ3等には27回分の差
分が加算されることになる。
【0020】ワークメモリのイ1を例に挙げ、27回組
目のテンプレートのコンボリューションの画素と入力画
像の画素との差分計算式を下記に示す。 D26(α26) + |xq−a79| + |xq+1−a80| + |xq+2−a81| = D27(α27) (8) a79,a80,a81 :テンプレートのコンボリューショ
ンの各画素の輝度値 xq,xq+1,xq+2 :入力画像の各画素の輝度値 これらを式(5)と対応させた場合、D26(α26)は式
(5)におけるC(K−1+L−2)、|xq−a79|
+ |xq+1−a80| + |xq+2−a81|はδ(K−
1,L−1)、そしてD27(α27)はC(K−1+L−
1)すなわちD(x,y)に該当する。なお、図6にテ
ンプレートのコンボリューション27組を各々太い線で
囲んで示し、本実施例では入力画像との差分演算は1組
目から順番に27組目まで行なわれるものとする。
【0021】この演算結果は図7,図8及び図9に示す
ように、テンプレートと入力画像におけるテンプレート
と同じサイズの照合領域毎の差分をワークメモリに輝度
値として表わしたことになる。つまりワークメモリのイ
1には図7に示すようにテンプレートと入力画像におい
て太線で囲んだ斜線の照合領域の差分が集約されてお
り、同様にワークメモリのイ2には図8に示すようにテ
ンプレートと入力画像において太線で囲んだ斜線の照合
領域の差分が集約され、また図9に示すようにワークメ
モリのロ3にはテンプレートと入力画像において太線で
囲んだ斜線の照合領域の差分が集約されていることにな
る。
【0022】次に、式(3)と式(4)の計算をハード
上行う場合の演算回数について説明する。式(3)にお
いて差分和D(x,y)を算出するための加算,減算回
数、すなわち演算回数は、 n x m x 2 − 1 (9) 回必要である。これに対し、実施例で示したように式
(4)で差分和D(x,y)を求める演算回数は、式
(5)におけるδ(k,l)を一度に計算可能であるの
で、
【式5】 回で済む。
【0023】従って、式(4)に対する式(3)の処理
時間倍率は、
【式6】 倍となる。
【0024】上記実施例では、K=3,L=1であり、
n=9,m=9のテンプレートに対して式(11)を当
てはめると、約6倍高速に演算可能である。次にそれら
輝度値を有した画素から成る画像のヒストグラムを求め
る(図10)。当然のことながら、差分、つまり輝度値
差の最も小さい照合領域がテンプレートと同じ文字を有
していると考える。従って、入力画像中にJという文字
が5個存在するとすれば、ヒストグラムにおいて輝度値
の小さい方から誤差分を考慮して例えば画素7個を選
び、これら画素に対応する照合領域を抽出して照合を行
なうものである。
【0025】なお、照合領域を抽出するにはヒストグラ
ムにおいて輝度値の小さい方から7番目の画素が位置す
る輝度値を閾値として2値化処理をし、2値化後の7画
素に対応する照合領域の座標を抽出することにより高速
処理が可能である。
【0026】
【発明の効果】前述のとおり、この発明に係る照合方法
は、テンプレートと照合領域の差分を一画素の輝度値で
表現することができ、専用ハードウェアを用いることな
く高速に画像照合を実現可能であるという優れた効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】入力画像とテンプレートの概念図である。
【図2】入力画像とテンプレートの拡大概念図である。
【図3】テンプレートのコンボリューション,入力画像
及びワークメモリの一例を示す概念図である。
【図4】テンプレートのコンボリューション,入力画像
及びワークメモリの他の一例を示す概念図である。
【図5】テンプレートのコンボリューション,入力画像
及びワークメモリの他の一例を示す概念図である。
【図6】テンプレートとコンボユーションを示す概念図
である。
【図7】テンプレート,入力画像における照合領域及び
ワークメモリの一例を示す概念図である。
【図8】テンプレート,入力画像における照合領域及び
ワークメモリの他の一例を示す概念図である。
【図9】テンプレート,入力画像における照合領域及び
ワークメモリの他の一例を示す概念図である。
【図10】ヒストグラムの概念図である。
【図11】テンプレートと入力画像の概念図である。
【図12】テンプレートの分割を説明する概念図であ
る。
【符号の説明】
P 入力画像 T テンプレート画像 x1,x2,x3,x4,xn,xn+1,xn+2 入力画像の
画素の輝度値 a1,a2,a3,a10,a11,a12 テンプレートの
画素画輝度値
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図11】
【図7】
【図8】
【図6】
【図2】
【図3】
【図9】
【図10】
【図12】
【図4】
【図5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィワット・ウォンワラウィパット 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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像の各照合領域とこれに対応した
    サイズのテンプレートとの差分和を算出し、この差分和
    を評価して、照合領域とテンプレートとの類似度を評価
    し、類似度が一定値以上の照合領域を抽出する画像照合
    方法において、所定コンボリューションの積和演算が可
    能な画像処理ハードウェアを用い、テンプレートにおけ
    る連続する複数画素の輝度値を前記ハードウェアに設定
    し、この複数画素に対応する入力画像の複数画素の輝度
    値を順次当該ハードウェアに入力し、当該ハードウェア
    内で対応画素間の差分和を算出し、同一照合領域につい
    ての差分和の積算値をワークメモリに書き込む処理を繰
    り返すことを特徴とする画像照合方法。
  2. 【請求項2】 各照合領域全体についての差分和の積算
    値が算出されたときに、ワークメモリの各データのヒス
    トグラムを求め、最小輝度値から所定個数の画素数の輝
    度値を閾値としてワークメモリのデータを2値化し、2
    値化後の有為データの座標を抽出することを特徴とする
    請求項1記載の画像照合方法。
JP4255572A 1992-08-31 1992-08-31 画像照合方法 Pending JPH0683964A (ja)

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US08/112,983 US5452373A (en) 1992-08-31 1993-08-30 Image verification method

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EP0585861A3 (en) 1994-12-14
EP0585861A2 (en) 1994-03-09
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