JPH0734230B2

JPH0734230B2 - パタ−ン認識装置

Info

Publication number: JPH0734230B2
Application number: JP62179086A
Authority: JP
Inventors: 実石川
Original assignee: 工業技術院長
Priority date: 1987-07-20
Filing date: 1987-07-20
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: JPS6424348A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、パターン認識装置に関し、例えば物体を立
体的に視るために物体を２方向から撮像した２画像にお
いて一方の画像に対応する他方の画像を検出するために
使用することができるパターン認識装置に関する。

（従来の技術）この種の装置の一例として、例えば特開昭61−94184号
に開示されている一致度極大点検出装置がある。この装
置は、要約すると、第７図に示すように入力画像をステ
レオ画像マッチング部101において検出したい部分画像
と比較して類似度を算出し、３×３の領域を切り出し、
この切り出した領域の中心位置の類似度と隣接する近傍
の８点の類似度とを候補検出部103で比較して少なくと
も中心の類似度が隣接する８点の類似度より小さくない
とき候補として検出し、この類似度をデータ格納部105
に格納するものである。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来の装置においては、候補検出部から得られ
る類似度は、比較的類似度の低いもの、例えば雑音成分
等と思われる低い類似度でも候補として誤検出してしま
うので、検出類似度が実際に高いものであるかどうか判
定する処理を更に必要とし、また候補として検出された
類似度が入力画像に対してどの位置に対応するかという
ことを識別する処理も別途必要となるとともに、更に類
似度を格納するデータ格納部は入力画像と同じ容量のも
のが必要となる等というように比較的非経済的であると
ともに、比較的処理しにくいものであった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、検出したい部分画像に類似する部分画像
を比較的経済的かつ適確に検出して類似度順に配列し得
るパターン認識装置を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するため、この発明のパターン認識装
置は、入力画像を構成する複数の入力部分画像を全体的
に走査し、検出したい検出部分画像に類似する入力部分
画像を検出するパターン認識装置において、前記検出部
分画像と複数の前記入力部分画像のそれぞれとを比較し
て、これら入力部分画像の前記検出部分画像に対する類
似度をそれぞれ求める類似度算出手段と、この類似度算
出手段により求められた類似度をそれぞれ入力すると共
に任意の入力部分画像を中心とする３×３の領域を順次
設定し、当該領域内の中心に位置する入力部分画像の類
似度と、上記中心に位置する入力部分画像の類似度を囲
む８近傍領域の入力部分画像の類似度とをそれぞれ比較
し、前記領域の中心に位置する入力部分画像の類似度が
最大となる時のみ、この最大の類似度を候補類似度とし
て検出する候補検出手段と、この候補検出手段で検出さ
れた候補類似度を所定のしきい値と比較し、当該しきい
値以上の候補類似度のみを判定候補類似度として検出す
る判定候補検出手段と、この判定候補検出手段により検
出された判定候補類似度の全てを類似度の大きい順に、
当該判定候補類似度に対応する前記入力部分画像の位置
を示す位置情報と共に配列するデータ格納手段とを備え
たことを要旨とする。

（作用）この発明のパターン認識装置においては、各入力部分画
像に対して算出した類似度のうち、任意の入力部分画像
を中心とする３×３の領域を順次設定し、当該領域内の
中心に位置する入力部分画像の類似度と、上記中心に位
置する入力部分画像を囲む８近傍領域の入力部分画像の
類似度とをそれぞれ比較し、領域の中心に位置する入力
部分画像の類似度が最大となる時のみ、この最大の類似
度を候補類似度として検出し、この検出された候補類似
度を所定のしきい値と比較・判定して、しきい値以上の
候補類似度のみを判定候補類似度として検出しているの
で、類似度の低いものを除去して的確に類似度の大きい
ものを検出することができる。

また、検出された判定候補類似度の全てを類似度の大き
い順に配列しているので、類似の入力部分画像が複数存
在する場合にも高速な認識処理が行え、また、判定候補
類似度に対応する入力部分画像の位置を示す位置情報と
共に配列しているので、検出したい検出部分画像に類似
する入力部分画像の識別が容易に行えるものである。

（実施例）以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るパターン認識装置の
ブロック図である。同図に示すパターン認識装置は、一
例として物体を例えば左右の２方向から撮像した左右両
画像に対して三角測量の原理を使用して物体を立体的に
捉えるために上記両画像の一方に対応する他方の画像を
検出するときのパターン認識を行なうステレオ視覚装置
に適用できるものである。

このパターン認識装置は、対象とする物体等を撮像した
入力画像が供給されるステレオ画像マッチング部１を有
する。このステレオ画像マッチング部１に供給される入
力画像は上述したように物体を立体的に捉えるために撮
像された左右両画像の両方であってもよいし、または一
方であってもよいが、本実施例では一方の画像として説
明し、これに対して他方の画像が別途ステレオ画像マッ
チング部１に供給または設定されていて、この他方の画
像における検出したい部分画像に対応する部分画像を入
力画像である一方の画像から検出するために、上記入力
画像の全体にわたって上記検出したい部分画像に類似す
る部分画像の類似度を画像の入力速度と同じ速度で求め
るものである。

このようにして入力画像を構成する各部分画像に対して
算出された類似度は、第１図に示すように候補検出部11
に供給される。入力画像は、複数の部分画像から構成さ
れ、これらの各部分画像に対してステレオ画像マッチン
グ部１で類似度が算出されるが、これらの類似度のう
ち、各部分画像の類似度に対して該部分画像を中心とし
て隣接する近傍の部分画像の類似度との比較を取り、極
大となる候補類似度を候補検出部11において検出してい
る。

すなわち、候補検出部11は、第２図（ａ）に示すよう
に、ステレオ画像マッチング部１からの類似度が入力さ
れる第１のラインバッファ13と、この第１のラインバッ
ファ13を介した類似度が入力される第２のラインバッフ
ァ15と、この第２のラインバッファ15、第１のラインバ
ッファ13およびステレオ画像マッチング部１から類似度
が入力される複数のバッファ、すなわちバッファ（Ｂ）
17b,バッファ（Ａ）17a,バッファ（Ｅ）17e,バッファ
（Ｄ）17d,バッファ（Ｈ）17h,バッファ（Ｇ）17gから
なるバッファ群17と、該バッファ群17を介した類似度を
比較して上記極大の類似度のものを検出する比較検出器
19とからなるが、この候補検出部11においては第２図
（ｂ）に示すように、入力画像10の中で例えば類似度Ｅ
を有する部分画像を中心に隣接して類似度A,B,C,D,F,G,
H,Iを有する各部分画像の類似度と比較し、次の条件を
満す類似度を、極大類似度を有する候補類似度として検
出している。

Ｅ≧ＡＥ≧ＢＥ≧ＣＥ≧ＤＥ＞ＦＥ＞ＧＥ＞ＨＥ＞Ｉまた、逆に次の条件を満すとき、極小類似度を有する候
補として検出している。

Ｅ＜ＡＥ＜ＢＥ＜ＣＥ＜ＤＥ≦ＦＥ≦ＧＥ≦ＨＥ≦Ｉなお、ステレオ画像のマッチングでは、類似度の差の絶
対値を計算した場合に極小とする候補を求めているが、
本実施例では類似度が高くなったとき候補として抽出す
る場合について説明する。

上述したようにして候補検出部11で検出された候補は、
第１図に示すように候補判定部21に供給され、しきい値
と比較される。

第３図はこの候補判定部21の構成を示すブロック図であ
る。候補判定部21は、判定比較器23を有し、この判定比
較器23において候補検出部11からの候補類似度としきい
値とを比較し、しきい値より大きい候補類似度のみを出
力する。この出力信号はアンド回路25で検出信号とアン
ドを取られ、候補検出信号としてセレクタ27に供給され
る。セレクタ27はこの候補検出信号により対応する候補
類似度を選択して、判定候補類似度として出力する。

候補判定部21からしきい値より大きいものとして出力さ
れる判定候補類似度は、第１図に示すようにデータ格納
部31に供給され、別途各判定候補類似度に対応して供給
されている、入力画像を構成するそれぞれの部分画像の
位置を示す位置信号とともに類似度の大きい順に配列さ
れる。

第４図はこのデータ格納部31の構成を示すブロック図で
ある。このデータ格納部31は判定候補類似度を第１位か
ら第Ｎ位まで順に配列して蓄積する第１位ないし第Ｎ位
データレジスタ33a,33b,……,33nと、第１ないし第ｎ比
較器35a,35b,……,35nと、第１ないし第ｎゲート37a,37
b……,37nと、第２位ないし第Ｎ位データレジスタ33b〜
33nの入力側に接続されているセレクタ39ab,39cd,……
とを有し、また位置データが第１位データレジスタ33a
および各セレクタに供給され、判定候補類似度が第１位
データレジスタ33a、各セレクタおよび各比較器に供給
され、書込信号が各ゲートに供給されている。

また、各比較器35a〜35nは対応する各データレジスタか
ら出力される判定候補類似度（ここでは説明を簡単にす
るために、この類似度を対応類似度と称することにす
る）と上記候補判定部21から供給される入力判定候補類
似度（入力類似度と称することにする）とを比較し、入
力類似度が対応類似度よりも大きい場合に比較出力信号
を対応するセレクタに供給して、これにより該セレクタ
を介して前のデータレジスタの出力が次段のデータセレ
クタに入力されるとともに、また上記比較出力信号は対
応するゲートおよび該ゲートより順位の低い各ゲートに
も同時に接続され、複数の比較器から同時に比較出力信
号が発生したときには、各ゲートは入力に接続されてい
るすべての比較器から比較出力信号が供給されていると
きのみ有効となり、該ゲートはこれに応答して対応する
データレジスタをゲートする。

以上のようにデータ格納部31を構成することにより候補
判定部21から入力される判定候補類似度、すなわち入力
類似度は、類似度の大きい順に第１ないし第ｎデータセ
レクタに配列されて格納されるのである。具体的に説明
すると、まず最初に候補判定部21から例えば入力類似度
「86」が入力されたとすると、この入力類似度「86」は
第１比較器35aにおいて第１位データレジスタ33aからの
対応類似度、この場合の対応類似度はまだ「０」である
が、この対応類似度「０」と比較される。この結果、第
１比較器35aから比較出力信号が出力され、第１ゲート3
7aを介して第１位データレジスタ33aをゲートし、該第
１位データレジスタ33aに入力類似度「86」および対応
する位置データが格納される。

このように第１位データレジスタ33aに入力類似度「8
6」および対応位置データが格納された後に、次に候補
判定部21からの入力類似度「93」が供給されたとする
と、第１比較器35aは該入力類似度「93」と第１位デー
タレジスタ33aに既に格納されている対応類似度「86」
とを比較し、比較出力信号を第１セレクタ39abおよび第
１ゲート37aに供給する。この結果、第１セレクタ39ab
は第１位データレジスタ33aに格納されていた類似度「8
6」を該セレクタを介して第２位データレジスタ33bに供
給し、この第２位データレジスタ33bに類似度「86」を
格納する。また一方、第１ゲート37aは第１位データレ
ジスタ33aを駆動して候補判定部21から供給される入力
類似度「93」を受けて格納する。この結果、第１位デー
タレジスタ33aには、類似度「93」が格納され、第２位
データレジスタ33bには類似度「86」が格納されるとい
う具合に類似度は大きい順に格納されるのである。

以上のように構成される本実施例のパターン認識装置の
作用を全体的に説明する。

まず、図示しないカメラ等で撮像した入力画像がステレ
オ画像マッチング部１に供給されると、該ステレオ画像
マッチング部１において、検出したい部分画像に対する
入力画像の各部分画像の類似度が算出され、候補検出部
11に供給される。この候補検出部11においては、前述し
たように入力画像の中で例えば類似度Ｅを有する部分画
像を中心に隣接した類似度A,B,C,D,F,G,H,Iを有する各
部分画像の類似度と比較し、前記条件を満す類似度を、
極大類似度を有する候補類似度として検出する。

第５図は上述したように候補検出部11から得られた候補
の類似度を位置との関係で示しているグラフであるが、
この図に示すように候補検出部11から類似度a,b,c,d,e
を有し、横軸で示す位置座標（x,y）を有する候補が検
出されたとすると、これらの候補は、次に候補判定部21
に供給され、ここで所定のしきい値、第５図においては
符号Ｓで示すしきい値と比較され、該しきい値以上の候
補のみが選択される。すなわち、第５図においては、類
似度a,b,c,d,eを有する候補のうち、しきい値Ｓ以上で
ある類似度ａおよびｄの候補が選択され、この選択され
た候補（a,d）がデータ格納部31に供給される。

第５図からわかるように、類似度ｄの方が類似度ａより
も大きいので、データ格納部31においては第１位データ
レジスタ33aに類似度ｄがその位置データとともに格納
され、第２位データレジスタ33bに類似度ａが位置デー
タとともに格納される。第６図はこのようにデータ格納
部31の各データレジスタに格納される類似度d,aおよび
対応する位置データxd,yd;xa,yaを類似度順に配列され
る様子を示しているものである。

このように本実施例においては、候補検出部11で検出さ
れた極大類似度を有する候補類似度を候補判定部21にお
いて所定のしきい値と比較することで、雑音成分のよう
な類似度の低いものを除去して誤動作を防止するととも
に、検出した類似度を大きい順に配列することで信頼性
を向上し、かつ例えばコンピュータ等による処理をしや
すいようにしているのである。

なお、上記実施例は、本発明の基本的かつ概念的構成を
明確かつ簡単に説明するためのものであり、詳細なタイ
ミングおよび制御信号については概略的に示しているも
のである。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、各入力部分画像
に対して算出した類似度のうち、任意の入力部分画像を
中心として隣接する８近傍領域の入力部分画像の類似度
と中心に位置する入力部分画像の類似度とをそれぞれ比
較し、領域の中心に位置する類似度が最大となる時の
み、この最大の類似度を候補類似度として検出している
ので、この検出された候補類似度を所定のしきい値と比
較・判定して、雑音のような類似の低い成分を除去で
き、しきい値以上の候補類似度のみを判定候補類似度と
して検出できる。したがって的確に類似度の大きいもの
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るパターン認識装置の
ブロック図、第２図ないし第４図はそれぞれ第１図のパ
ターン認識装置に使用される候補検出部、候補判定部お
よびデータ格納部の構成を示すブロック図、第５図は第
１図の装置で検出される類似度と位置との関係を示すグ
ラフ、第６図は第４図のデータ格納部に格納されるデー
タを類似度順に示す表、第７図は従来の装置のブロック
図である。 1,101……ステレオ画像マッチング部 11,103……候補検出部 21……候補判定部 23……判定比較器 31,105……データ格納部 33a〜33n……データレジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像を構成する複数の入力部分画像を
全体的に走査し、検出したい検出部分画像に類似する入
力部分画像を検出するパターン認識装置において、前記検出部分画像と複数の前記入力部分画像のそれぞれ
とを比較して、これら入力部分画像の前記検出部分画像
に対する類似度をそれぞれ求める類似度算出手段と、この類似度算出手段により求められた類似度をそれぞれ
入力すると共に任意の入力部分画像を中心とする３×３
の領域を順次設定し、当該領域内の中心に位置する入力
部分画像の類似度と、上記中心に位置する入力部分画像
の類似度を囲む８近傍領域の入力部分画像の類似度とを
それぞれ比較し、前記領域の中心に位置する入力部分画
像の類似度が最大となる時のみ、この最大の類似度を候
補類似度として検出する候補検出手段と、この候補検出手段で検出された候補類似度を所定のしき
い値と比較し、当該しきい値以上の候補類似度のみを判
定候補類似度として検出する判定候補検出手段と、この判定候補検出手段により検出された判定候補類似度
の全てを類似度の大きい順に、当該判定候補類似度に対
応する前記入力部分画像の位置を示す位置情報と共に配
列するデータ格納手段とを備えたことを特徴とするパターン認識装置。