JPH08279048A - 画像探索装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピラミッド処理が不可能な場合であっても実
用的な速度が達成できる画像探索装置を提供することを
目的とする。 【構成】 テレビカメラ１とＡ／Ｄ変換器２により得ら
れた入力画像を連続投影画像に変換する連続投影画像変
換部３、４と、変換された連続投影画像とテンプレート
データメモリ５、６内のテンプレートデータとの相関を
演算する相関演算部７、８と、得られた複数の相関画像
を加算処理する画像加算部９と、加算された相関画像内
の相関の高い位置を求める相関画像解析部１０とより構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像処理装置
に係り、特に画像探索演算を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像探索処理は図２に示すように事前に
登録されたテンプレート画像を入力画像に重ねあわせ、
重ねあわせを順次ずらしながら、数式１、数式２で示す
ような相関演算を実行して各位置における相関値を求
め、相関値が高い位置を結果として出力する処理であ
る。

【０００３】

【数１】

【０００４】

【数２】

【０００５】この処理は数式３で示す量に比例する演算
を実行する必要があり非常に計算時間がかかる。

【０００６】

【数３】

【０００７】マシンビジョンのように高速性が必要とさ
れる場合は、アルゴリズムをハードウエア化したとして
も実用的な時間では計算出来ない。そこで一般には画像
をピラミッド化して処理を行う。ピラミッド化とは図３
に示すように画像の縮小を階層的に行うことで、ピラミ
ッド画像を用いた処理とは、階層の上位の（縮小率の大
きい）画像上で画像探索処理を実行しその結果により、
より下位の階層の画像での画像探索処理のための領域を
制限し高速化を計るものである（以下ピラミッド処理と
呼ぶ）。この処理により大幅に演算量が減少する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このピラミッド処理を
用い、アルゴリズムをハードウエア化すれば実用的な時
間で処理は可能であるが、ピラミッド処理には問題があ
る。ピラミッド処理による高速化はピラミッドの階層が
多い（画像をできるだけ縮小する）ほど効果がある。逆
にいえば階層が少ない（１、２階層）だと十分な効果が
でない。しかし、階層を多くして縮小率を上げると、例
えばパターンが細い線から構成されている場合パターン
が消えてしまう可能性が出てくる。パターンが消えてし
まっては探索処理は不可能である。そのため、階層が上
げられず十分な速度が得られないという結果となる。従
来技術ではこのような課題が残されている。

【０００９】そこで本発明は、ピラミッド処理が不可能
な場合であっても実用的な速度が達成できる画像探索装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】テンプレート画像を座標
軸方向に投影する手段と、入力画像からテンプレート画
像と同じ方向で同じサイズの連続投影画像を作成する手
段と、テンプレート画像の投影データと入力画像の連続
投影画像との間で相関演算を行う手段と、相関演算の結
果から相関値の高い位置を検出する手段とを持つことを
特徴とする。

【００１１】

【作用】これにより、ピラミッド処理を行わない場合、
数式４に比例する演算量となり、ｎは一般に３０から３
００程度の値となるから、従来技術の数十から数百倍の
高速化が可能になる。

【００１２】

【数４】

【００１３】

【実施例】本発明について図面を参照しながら説明す
る。本発明では２次元の画像を直接用いて相関を演算す
るのではなく、図４に示すような投影データを用いて演
算する。投影データとは画像をある軸方向に圧縮して１
次元のデータとしたもので、ｘ軸に投影する場合を例に
とれば、画像の列ごとの特徴値データの配列である。１
列にＳ画素あるとすれば、圧縮率は１／Ｓとなる（以下
このＳを投影サイズとよぶ）。特徴値は、例えば濃度値
の和、ｎ次モーメント、最大濃度値、最少濃度値、濃度
分散等が考えられる。

【００１４】順序として、事前にテンプレート画像の投
影データ（以下テンプレートデータと呼ぶ）を作成す
る。テンプレートデータは１テンプレート画像について
何種類作成しても良い。典型的な例はｘ軸投影データと
ｙ軸投影データの２つのテンプレートデータをもつ場合
であるが、テンプレート画像の特徴が２つでは十分に表
現できない場合はテンプレート画像を図６のように等分
に分割し、投影サイズを細かくして数種類作成する。

【００１５】テンプレートデータとの相関演算を可能と
するために、入力画像も投影データに変換する。変換後
のデータを連続投影画像と呼ぶ。連続投影画像をｘ軸投
影の場合について図５を用いて説明する。テンプレート
データの投影サイズはＮ＝３であるとする。このとき入
力画像の連続投影画像とは、入力画像の１行目から３行
目までの各列の特徴値を求め１行の投影データを作り、
２行目から４行目でまた１行の投影データを作り、以下
同様に、入力画像最後の行まで１行ずつずらしながら連
続的に投影データ作ることによってできる２次元データ
配列のことをいう。ｙ方向投影の場合は上記の行と列が
入れ替わった操作となる。連続投影画像の作成は、特徴
値が例えば濃度値の和であれば、Ｔ行目の投影データは
Ｔ−１行目のデータから１行のデータの加算と１行のデ
ータの減算により実現できるので高速である。

【００１６】連続投影画像ができるとテンプレートデー
タと連続投影画像との間で相関を演算する。演算方法は
１次元の相関演算であること以外は従来の演算方法と異
なった処理ではなく、テンプレートデータを１画素ずつ
ずらしながら相関値を演算していく。テンプレートデー
タが複数ある場合は同様にして演算を行い相関値を全て
足しこんでく。この場合、図６に示すようにどのテンプ
レートデータも相関値を出力する位置（以下相関点とよ
ぶ）は同じにしておく必要がある。相関演算が終了する
と出来上がった相関画像の中から相関値の高いものを検
出する。例えば、相関値が０．９以上であればテンプレ
ート画像と同じパターンがあったとみなす。

【００１７】以上の処理は従来の処理と同様にピラミッ
ド処理により高速化が可能である。そのため、従来の手
法との比較はピラミッド処理を行わない場合について検
討する。テンプレート画像サイズがｎｘｎ、入力画像サ
イズがｍｘｍとすると、従来の手法は相関演算のために
数式３に比例する演算量が必要であるが、本発明では、
相関演算の部分は、１次元であるため処理量が１／ｎで
済む。テンプレートデータがａ個ある場合であれば、ａ
／ｎとなる。ａ＝２，ｎ＝１００程度が一般的であるか
ら、約１／５０程度には高速化が可能である。連続投影
画像作成の時間を考慮しても、数式４に比例する時間で
処理可能である。

【００１８】認識力を上げるためにはテンプレート画像
の分割を多くしてテンプレートデータ数ａを増やせばよ
い。ａ＝ｎのとき従来手法と同じ処理となる。

【００１９】一実施例を図１に示す。画像は、テレビカ
メラ１より入力されＡ／Ｄ変換器２によりデジタル化さ
れる。テンプレートデータメモリ５はｘ方向へ投影した
テンプレートデータが記憶されており、連続投影画像変
換部３によりｘ方向連続投影画像に変換された入力画像
と相関演算部７により相関演算される。テンプレートデ
ータメモリ６、連続投影画像変換部４、相関演算部８は
ｘ方向の投影データと同様の処理をｙ方向の投影につい
て並列に実行する。相関演算部７、８の結果は画像加算
部９により加算され１つの相関画像となる。相関画像は
相関画像解析部１０により解析され、相関値の高い座標
値が出力される。この例ではｘ方向とｙ方向の投影デー
タが並列に演算され、結果が加算されているが、これは
本発明にとって本質的な部分ではない。並列でなく逐次
処理でもよいし、ｘ方向の処理のみでもよい。

【００２０】

【発明の効果】このように本発明は従来の数十倍から数
百倍の高速化となるため、ピラミッド処理が不可能な場
合であっても実用的な処理時間で計算が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した図である。

【図２】画像探索処理を説明するための図である。

【図３】画像のピラミッド化を説明するための図であ
る。

【図４】投影データを説明するための図である。

【図５】連続投影画像を説明するための図である。

【図６】相関点を説明するための図である。

【符号の説明】

１ テレビカメラ ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ 連続投影画像変換部 ４ 連続投影画像変換部 ５ テンプレートデータメモリ ６ テンプレートデータメモリ ７ 相関演算部 ８ 相関演算部 ９ 画像加算部 １０ 相関画像解析部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 事前に登録されたテンプレート画像パタ
   ーンを入力画像中から見つけだす画像探索装置におい
   て、テンプレート画像を座標軸方向に投影する手段と、
   入力画像からテンプレート画像と同じ方向で同じサイズ
   の連続投影画像を作成する手段と、テンプレート画像の
   投影データと入力画像の連続投影画像との間で相関演算
   を行う手段と、相関演算の結果から相関値の高い位置を
   検出する手段とを持つことを特徴とする画像探索装置。