JPH0835818A - 画像処理装置および方法 - Google Patents

画像処理装置および方法

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JPH0835818A
JPH0835818A JP6192259A JP19225994A JPH0835818A JP H0835818 A JPH0835818 A JP H0835818A JP 6192259 A JP6192259 A JP 6192259A JP 19225994 A JP19225994 A JP 19225994A JP H0835818 A JPH0835818 A JP H0835818A
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JP
Japan
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extreme value
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pixel
measurement
target
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Pending
Application number
JP6192259A
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English (en)
Inventor
Takayuki Kato
高之 加藤
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Priority to US08/507,011 priority patent/US6055334A/en
Publication of JPH0835818A publication Critical patent/JPH0835818A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • 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
    • G06V10/7515—Shifting the patterns to accommodate for positional errors

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  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計測対象の位置を高速かつ高精度に計測でき
るようにする。 【構成】 計測対象のモデルを撮像することによって得
られたグレイ・レベル画像データが画像メモリ13に記憶
される。グレイ・レベル画像データによって表される標
準画像がモニタ16に表示される。オペレータによって指
定されるウインドウ内のグレイ・レベル画像データが標
準パターン・データとして登録される。計測対象を撮像
によって得られたグレイ・レベル画像データが画像メモ
リ13に記憶される。対象画像データ上を標準パターン・
データを含みうるウインドウで走査して，複数の代表画
素位置において合致度が算出される。この合致度が最大
となる画素位置を探索開始位置として計測位置が探索さ
れる。計測位置が画素の大きさによって規定される単位
よりも下位の単位で算出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】この発明は，画像処理装置，とくに対象パ
ターンをあらかじめ登録された標準パターンと照合する
パターン・マッチング，または標準パターンが対象画像
のどこに存在するかを見付け出す位置計測に適した装置
および方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】画像処理による位置計測装置
として次のようなものが知られている。
【０００３】モデルを撮像することにより得られる標準
パターン・データをあらかじめ登録しておく。対象を撮
像することにより得られる対象画像データを，標準パタ
ーン・データを含みうる大きさのウインドウにより１画
素ずつ移動させながら走査し，ウインドウの各位置で標
準パターン・データと対象画像データとの合致度に関す
る演算を行う。得られた合致度が最も高い対象画像デー
タ上におけるウインドウ位置を，対象の計測位置として
検出する。
【０００４】しかしながら，このような従来の位置計測
装置では，１画素ずつ移動しながら，標準パターン・デ
ータと対象画像データとの合致度を算出しているので，
演算量が多くなり計測位置を高速に決定できない。
【０００５】また，計測位置は画素単位で算出されるた
め画素の大きさによって規定される単位よりも下位の単
位で高精度に検出できない。
【０００６】
【発明の開示】この発明は，パターン照合のためのまた
は位置計測のための対象の計測位置を高速かつ高精度に
計測できる画像処理装置および方法を提供することを目
的としている。
【０００７】この発明の画像処理装置は，対象を撮像
し，対象を表す対象画像データを出力する撮像手段，上
記撮像手段からの対象画像データを記憶する画像メモ
リ，上記画像メモリの対象画像データ上において複数の
代表画素位置に関して特徴量をそれぞれ作成し，作成さ
れた特徴量が極値を示す代表画素位置を探索開始位置と
して決定する探索開始位置決定手段，上記探索開始位置
を中心位置として探索経路模索領域内の各画素位置に関
して特徴量をそれぞれ作成する特徴量作成手段，および
上記探索経路模索領域内において特徴量が極値を示す画
素位置を極値位置として見付け出し，見付け出した極値
位置が上記探索開始位置である場合には探索開始位置を
計測位置として決定し，見付け出した極値位置が上記探
索開始位置でない場合には上記極値位置を新たな探索経
路模索領域の中心位置として上記特徴量作成手段に探索
経路模索領域内の各画素位置に関して特徴量を作成さ
せ，さらに新たな探索経路模索領域の中心位置を今回の
極値位置に更新しながら今回見付けた極値位置が前回の
極値位置に一致するまで特徴量の作成と極値位置の検出
を繰返し，一致した今回の極値位置を計測位置として決
定する第１の制御手段を備えている。
【０００８】この発明の画像処理方法は， (a)対象を表
す対象画像データを受付け， (b)対象画像データを画像
メモリに記憶しておき， (c)上記画像メモリの対象画像
データ上において複数の代表画素位置に関して特徴量を
それぞれ作成し，作成された特徴量が極値を示す代表画
素位置を探索開始位置として決定し， (d)上記探索開始
位置を中心位置として探索経路模索領域内の各画素位置
に関して特徴量をそれぞれ作成し，上記探索経路模索領
域内において特徴量が極値を示す画素位置を極値位置と
して見付け出し， (e)見付け出した極値位置が上記探索
開始位置である場合には上記探索開始位置を計測位置と
して決定し， (f)見付け出した極値位置が上記探索開始
位置でない場合には上記極値位置を新たな探索経路模索
領域の中心位置として上記ステップ(d) および(e) の処
理を今回見付け出した極値位置が前回の極値位置と一致
するまで繰返し，一致した今回の極値位置を計測位置と
して決定するものである。
【０００９】この発明によると，対象が撮像され，対象
を表す対象画像データが画像メモリに記憶される。画像
メモリに記憶された対象画像データ上において複数の代
表画素位置に関して特徴量がそれぞれ作成される。特徴
量には正規化相関値，ファジィ推論による類似度，画像
データ間の距離等がある。作成された特徴量が極値（最
大値（極大値）または最小値（極小値））を示す画素位
置が探索開始位置として決定される。
【００１０】探索開始位置が決定されると，その探索開
始位置を中心位置にして探索経路模索領域が設定され，
この探索経路模索領域内の各画素位置に関して特徴量が
それぞれ作成される。探索経路模索領域は上記探索開始
位置を中心位置とする正方領域または円形領域である。
探索経路模索領域内において特徴量が極値を示す画素位
置が極値位置として見付け出される。見付け出された極
値位置が探索経路模索領域の中心位置である場合にはそ
の中心位置が対象の計測位置として決定される。見付け
出された極値位置が探索経路模索領域の中心位置でない
場合には上記極値位置が中心位置となる新たな探索経路
模索領域が設定され，この新たな探索経路模索領域内の
各画素位置に関して特徴量がそれぞれ作成させ，その極
値位置が探索される。このようにして探索経路模索領域
の中心位置を更新しながら今回見付けた極値位置が前回
見付けた極値位置に一致するまで上記の特徴量の作成，
極地位置の探索が繰返し行われる。前回の極値と一致し
た今回の極値位置が計測位置となる。計測位置とは，パ
ターン・マッチングや位置計測において，標準パターン
と類似のまたは同一とみられる画像パターンが存在する
べきであろう（無い場合もありうる）位置であり，この
位置に基づいてパターン・マッチングや位置計測が行わ
れる。
【００１１】したがって，代表画素位置に関して作成し
た特徴量が極値を示す探索開始位置を決定した後，この
探索開始位置から特徴量が極値示す極値位置が探索され
るから，対象画像データ上の全画素位置に関して特徴量
を作成する場合に比して，特徴量の演算回数が格段に削
減される。これにより，パターン照合や対象の位置計測
を高速に行うことができる。
【００１２】この発明による画像処理装置および方法を
対象画像と標準パターンとが相対的に回転している（角
度位置が異なる）ような場合にも適用可能となるように
発展させることができる。
【００１３】この発展した形態の画像処理装置は，上述
した画像処理装置に第２の制御手段を加えることにより
実現される。この第２の制御手段は，上記画像メモリの
対象ｊｐ６画像データによって表される対象画像または
これと照合すべき標準パターンを所定角度回転させ，こ
の回転角度を変えながら上記第１の制御手段による位置
計測を繰返すことにより計測位置を回転角度毎に決定
し，回転角度毎の計測位置における特徴量とその回転角
度とに基づいて対象と標準パターンとの相対回転角度を
表す対象回転角度を算出し，算出した対象回転角度にお
ける計測位置を出力するものである。
【００１４】この発明の発展した画像処理方法は， (a)
対象を表す対象画像データを受付け， (b)対象画像デー
タを画像メモリに記憶しておき， (c)上記画像メモリの
対象画像データ上において複数の代表画素に関して特徴
量をそれぞれ作成し，作成された特徴量が極値を示す代
表画素位置を探索開始位置として決定し， (d)上記探索
開始位置を中心位置として探索経路模索領域内の各画素
位置に関して特徴量をそれぞれ作成し，上記探索経路模
索領域内において特徴量が極値を示す画素位置を極値位
置として見付け出し， (e)見付け出した極値位置が上記
探索開始位置である場合には上記探索開始位置を計測位
置として決定し， (f)見付け出した極値位置が上記探索
開始位置でない場合には上記極値位置を新たな探索経路
模索領域の中心位置として上記ステップ(d) および(e)
の処理を今回見付け出した極値位置が前回の極値位置と
一致するまで繰返し，一致した今回の極値位置を計測位
置として決定し， (g)上記画像メモリの対象画像データ
によって表される対象画像またはこれと照合すべき標準
パターンを所定角度回転させ，この回転角度を変えなが
ら上記ステップ(c) から(f) までを繰返すことにより計
測位置を回転角度毎に決定し， (h)回転角度毎の計測位
置における特徴量とその回転角度とに基づいて対象と標
準パターンとの相対回転角度を表す対象回転角度を算出
し，算出した対象回転角度における計測位置を出力する
ものである。
【００１５】対象回転角度は，回転角度毎の計測位置に
おける特徴量の極値およびその極値近傍の特徴量とそれ
らの回転角度とに基づいて放物線近似により算出され
る。
【００１６】この発明によると，対象画像データにより
表される対象画像または標準パターンが回転角度を変え
ながら回転され，計測位置が各回転角度毎に決定され
る。各回転角度の計測位置における特徴量とその回転角
度に基づいて対象回転角度が算出される。この対象回転
角度における計測位置が出力されるべき計測位置とな
る。
【００１７】したがって，対象が回転している場合にも
対象回転角度および計測位置を高速かつ正確に求めるこ
とができる。
【００１８】この発明の一実施態様においては，上記特
徴量は，あらかじめ登録された標準パターン・データと
対象画像データとの一致の程度を表す値である。一致の
程度を表す値には上述したように合致度，類似度，一致
度といわれるものを含まれる。
【００１９】この実施態様において好ましくは，上記一
致の度合いを表す値は，あらかじめ登録された標準パタ
ーン・データと対象画像データとの正規化相関値であ
る。
【００２０】探索経路模索領域内において，特徴量が極
値を示す極値位置が複数あることがある。
【００２１】このような場合，上記極値位置が複数あ
り，かつ，その中に探索経路模索領域の中心位置が含ま
れているときは，各極値位置を中心とする探索経路模索
領域内の各画素位置に関して作成される特徴量の総和が
極値となる極値位置を第１の総和極値位置とし，第１の
総和極値位置が探索経路模索領域の中心位置である場合
には上記第１の総和極値位置を計測位置として決定し，
第１の総和極値位置が探索経路模索領域の中心位置でな
い場合には第１の総和極値位置を次の探索経路模索領域
の中心位置とする。
【００２２】また上記極値位置が複数あり，かつ，その
中に探索経路模索領域の中心位置が含まれていないとき
は，各極値位置の探索経路模索領域内における近傍画素
位置に関して作成された特徴量の総和が極値となる第２
の総和極値位置を次の探索経路模索領域の中心位置とす
る。
【００２３】したがって，探索経路模索領域内に特徴量
が極値を示す極値位置が複数あっても，計測位置または
探索経路模索領域の中心位置を決定することができる。
【００２４】さらに，第１の総和極値位置または第２の
総和極値位置が複数あることがある。
【００２５】このような場合には，特徴量の総和が極値
となる極値位置が複数あるときはあらかじめ設定された
優先順位にしたがって第１の総和極値位置を決定する。
【００２６】また，特徴量の総和が極値となる極値位置
が複数あるときはあらかじめ設定された優先順位にした
がって第２の総和極値位置を決定する。
【００２７】したがって，第１の総和極値位置または第
２の総和極値位置が複数あっても，計測位置または探索
経路模索領域の中心位置を決定することができる。
【００２８】この発明による画像処理装置の好ましい実
施態様においては，上記第１の制御手段または第２の制
御手段から出力される上記計測位置の特徴量，および上
記計測位置の近傍における画素位置の特徴量，ならびに
これらの計測位置および画素位置に基づいて，特徴量が
極値を示す極値位置を最終計測位置として画素の大きさ
によって規定される単位よりも下位の単位で算出する計
測位置算出手段をさらに備えている。
【００２９】最終計測位置は，上記計測位置およびこれ
に水平方向に隣接する２つの画素位置とそれらの位置に
おける特徴量，ならびに計測位置およびこれに垂直方向
に隣接する２つの画素位置とそれら位置における特徴量
とに基づいて放物線近似により水平方向および垂直方向
において特徴量が極値を示す極値位置である。
【００３０】最終計測位置はまた，上記最終計測位置を
重心演算により算出される。
【００３１】この実施態様によると，対象の計測位置が
画素の大きさによって規定される単位よりも下位の単位
で算出されるので，対象の位置計測を高精度に行うこと
ができる。
【００３２】
【実施例の説明】
１ ハードウェア構成
【００３３】図１は画像処理による位置計測装置の電気
的構成を示すブロック図である。
【００３４】撮像装置11は，計測対象のモデルまたは計
測対象を撮像するものであり，撮像により得られたアナ
ログ・ビデオ信号をＡ／Ｄ変換器12に出力する。
【００３５】Ａ／Ｄ変換器（アナログ／ディジタル変換
器）12は，撮像装置11から出力されるアナログ・ビデオ
信号をグレイ・レベル・ディジタル画像データ（以下，
単に「画像データ」という）に変換する。画像データ
は，たとえば 256階調（８ビット／画素）で表される。
【００３６】画像メモリ13は，Ａ／Ｄ変換器12により変
換された画像データを記憶する。
【００３７】ＣＰＵ14は，この画像処理による位置計測
装置の動作を統括するとともに，合致度に関する演算等
を行うものである。
【００３８】Ｉ／Ｏインタフェース15は，ビデオ・モニ
タ16，操作装置17およびその他の入，出力装置10と，デ
ータを入，出力（または送，受信）する。その他の入，
出力装置10は，たとえばプリンタ，外部記憶装置，ディ
スク・メモリ（ハードディスク・ドライブ，フロッピィ
・ディスク・ドライブ等を含む）である。
【００３９】ビデオ・モニタ16は，Ｉ／Ｏインタフェー
ス15を介して与えられる画像データによって表される標
準画像，対象画像等を表示したり，オペレータへの操作
指示を表示したり，計測処理結果を表示するものであ
る。
【００４０】操作装置17は，オペレータがビデオ・モニ
タ16に表示された標準画像，対象画像に対して，位置，
領域等を指定するものであり，キーボード，またはマウ
ス等のポインティング・デバイス等により実現される。
【００４１】標準パターン・メモリ18は，後に詳述する
計測対象の位置計測に用いられる標準パターンの画像デ
ータを記憶する。
【００４２】演算結果メモリ19は，ＣＰＵ14の演算によ
って得られた演算結果を記憶する。
【００４３】画像メモリ13，標準パターン・メモリ18お
よび演算結果メモリ19は，ＲＡＭ等によって実現され
る。これらのメモリは，１個のＲＡＭによって実現して
もよいし，それぞれ別個のＲＡＭによって実現してもよ
しい。また，画像メモリ13と標準パターン・メモリ18と
を１個のＲＡＭによって実現してもよい。
【００４４】２ 画像処理による位置計測（その１）
【００４５】以下，計測対象の位置計測について説明す
る。図２は，計測対象の位置計測の処理手順を示すフロ
ー・チャートである。
【００４６】計測対象のモデルが撮像装置11によって撮
像され，そのアナログ・ビデオ信号がＡ／Ｄ変換器12に
より変換された画像データが画像メモリ13に記憶される
（ステップ31）。
【００４７】ＣＰＵ14は，画像メモリ13に記憶された画
像データをＩ／Ｏインタフェース15を介してビデオ・モ
ニタ16に与え，画像データによって表される標準画像が
ビデオ・モニタ16に表示される。図３は，ビデオ・モニ
タ16に表示された標準画像の一例を示す。
【００４８】オペレータは，ビデオ・モニタ16に表示さ
れた標準画像に対して，標準パターンとして登録する領
域を，操作装置17を操作して指定する。標準パターン
は，２つの対角点Ｐ0 （ｘ0 ，ｙ0 ）およびＰ1 （ｘ1
，ｙ1 ）によって規定される矩形領域であり，オペレ
ータは，２点Ｐ0 ，Ｐ1 を指定する。
【００４９】ＣＰＵ14は，オペレータによって指定され
た領域内に存在する標準画像の画像データを標準パター
ン・データとして標準画像メモリ18に登録する（ステッ
プ32）。
【００５０】登録された標準パターンの基準位置は，オ
ペレータにより指定された点Ｐ0 （ｘ0 ，ｙ0 ）であ
る。標準パターンのサイズは，Ｘ方向の大きさ（サイ
ズ）がＭx ＝ｘ1 −ｘ0 であり，Ｙ方向の大きさ（サイ
ズ）がＭy ＝ｙ1 −ｙ0 である。点Ｐ0 の座標データお
よび標準パターンのサイズＭx ，Ｍy は演算結果メモリ
19に記憶される。
【００５１】ＣＰＵ14は，標準パターン・メモリ18に登
録した標準パターン・データにより表される標準パター
ンをビデオ・モニタ16の画面の左上隅に表示させる。
【００５２】上述の場合には，標準画像の中で指定され
る一部の領域を標準パターンとしたが，標準画像全体を
標準パターンとしてもよい。
【００５３】このようにして，標準パターンが登録され
る。
【００５４】計測対象が撮像装置11によって撮像され，
そのビデオ信号がＡ／Ｄ変換器12により変換され，その
画像データが画像メモリ13に記憶される（ステップ3
3）。画像メモリ13に記憶された画像データにより表さ
れる計測対象がビデオ・モニタ16に表示される。図４
は，ビデオ・モニタ16に表示された対象画像の一例を示
す。
【００５５】オペレータは，ビデオ・モニタ16に表示さ
れた対象画像に対して，計測位置の探索を行う領域（以
下，単に「探索領域」という）を，操作装置17を操作す
ることにより指定する（ステップ34）。探索領域は，２
つの対角点Ｐ2 （ｘ2 ，ｙ2）およびＰ3 （ｘ3 ，ｙ3
）によって規定される矩形領域であり，オペレータは
この２点Ｐ2 ，Ｐ3 を指定する。ＣＰＵ14は，探索領域
を規定する２点Ｐ2 ，Ｐ3 の座標データを演算結果メモ
リ19に登録しておく。画像メモリ13に記憶された画像デ
ータのうち，探索領域内に存在する画像データを「対象
画像データ」という。
【００５６】上述の場合には，対象画像の中で指定され
る一部の領域を探索領域としたが，対象画像全体を探索
領域としてもよい。
【００５７】ＣＰＵ14は，画像メモリ13に記憶された対
象画像データに対して，標準パターン・メモリ18に登録
した標準パターン・データを含みうる大きさのウインド
ウを走査し，対象画像データ上の代表画素位置において
標準パターン・データとそのウインドウ内に存在する対
象画像データとの合致度に関する演算を行って合致度が
最大となる画素位置を探索開始位置として決定する（ス
テップ35）。
【００５８】図５は，図４に示す探索領域の一部（左上
隅）の拡大図である。代表画素（細かいハッチングで示
す）は，探索領域内の水平方向および垂直方向にそれぞ
れ４画素置きに抽出される画素である，すなわち，Ａ1
1，Ａ12，Ａ13，…，Ａ21，Ａ22，Ａ23，…，Ａ31，Ａ3
2，Ａ33，…の画素である。またＣ１，Ｃ２およびＣ３
は後述する正方領域である。
【００５９】代表画素位置における合致度に関する演算
には，たとえば式(1) により表される正規化相関演算が
あり，探索領域内の各代表画素位置における正規化相関
値Ｒを算出する。
【００６０】
【数１】
【００６１】ＣＰＵ14は，式(1) にしたがって（ソフト
ウェアにより）算出した正規化相関値Ｒを演算結果メモ
リ19に記憶させる。
【００６２】ＣＰＵ14は，探索領域内の代表画素位置に
おける合致度をすべて演算し終えると，合致度が最大の
画素位置を演算結果メモリ19から検索し，探索開始位置
として決定する（ステップ35）。
【００６３】探索開始位置が決定されると，後に詳述す
るように，探索開始位置を中心位置にして周囲８画素を
含むように正方領域（探索経路模索領域）が設定され
る。この正方領域内の各画素位置において合致度が算出
される。この合致度が最大となる画素位置が正方領域の
中心位置であるときにはその画素位置が計測位置とな
る。この合致度が最大となる画素位置が正方領域の中心
位置でないときにはその画素位置を中心位置として正方
領域が設定される。このように，合致度が最大となる画
素位置が正方領域の中心位置になるまで，正方領域の中
心位置が更新される。このようにして求められた計測位
置がさらに画素の大きさによって規定される単位よりも
下位の単位で算出される（ステップ36）。
【００６４】このようにして算出された計測対象の位置
（計測位置）は出力される（ビデオ・モニタに表示され
る）（ステップ37）
【００６５】以上のように，探索領域内の代表画素位置
における合致度が最大となる画素位置を探索開始位置と
して決定した後，この探索開始位置から合致度が最大と
なる画素位置を模索することにより合致度の演算回数を
格段に削減することがきる。これにより，計測処理に要
する時間を格段に短縮することができる。とくに，合致
度に関する演算をソフトウェアにより行う場合に有効で
ある。
【００６６】図６，７，８および９は，探索開始位置か
ら計測位置を模索して画素の大きさによって規定される
単位よりも下位の単位で計測する位置計測の詳細な処理
手順を示すフロー・チャートである。
【００６７】ＣＰＵ14は，ステップ35において決定した
探索開始位置を中心位置としてその周りの８画素を含む
ように正方領域（探索経路模索領域）を設定する（ステ
ップ51）。図10は設定される正方領域を示し，Ｓ11，Ｓ
12，…，Ｓ32，Ｓ33は説明のために付した画素位置を識
別する番号である。画素位置Ｓ22が探索開始位置（中心
位置）である。正方領域は３画素×３画素の領域に限ら
ず，これよりも大きい領域を設定してもよい。また，正
方形ではなく，円形にしてもよい。
【００６８】たとえば，探索開始位置が図５に示す代表
画素位置Ａ22である仮定すると，正方領域Ｃ１が設定さ
れることになる。
【００６９】設定された正方領域内のすべての画素が探
索領域内に存在するかどうかが判断される（ステップ5
2）。
【００７０】正方領域内のすべての画素が探索領域内に
存在しない，すなわち，正方領域内の幾つかの画素が探
索領域の外に存在すると判定すると（ステップ52でN
O），探索開始位置（正方領域の中心位置）をそのまま
計測対象の計測位置とする（ステップ55）。
【００７１】正方領域内のすべての画素が探索領域内に
存在すると判定されると（ステップ52でYES ），正方領
域内の各画素位置において，既に合致度が算出された画
素位置を除いて，標準パターン・データと対象画像デー
タとの合致度に関する演算が行われ，得られた合致度が
演算結果メモリ19に記憶される（ステップ53）。
【００７２】たとえば，正方領域Ｃ１内に含まれるすべ
ての画素が探索領域内に存在するので，この正方領域内
の各画素位置において合致度が算出されることになる。
ただし，代表画素位置Ａ22においては既に合致度が算出
されているので，再び算出されることはない。
【００７３】演算結果メモリ19が検索され，正方領域内
において合致度が最大となる画素位置（以下，単に「最
大値位置」という）を求める（ステップ54）。そして，
この最大値位置の中に，正方領域の中心位置（探索開始
位置）が含まれるかどうかが判断される（ステップ5
6）。
【００７４】最大値位置の中に正方領域の中心位置（探
索開始位置）が含まれていると判定されると（ステップ
56でYES ），最大値位置が複数存在するかどうかが判断
される（ステップ57）。
【００７５】最大値位置が複数存在すると判定されると
（ステップ57でNO），各最大値位置を中心位置として正
方領域が設定される（ステップ58）。各最大値位置を中
心位置として設定された正方領域内の各画素位置におい
て，既に合致度を算出した画素位置を除いて，合致度が
算出される（ステップ59）。得られた合致度は演算結果
メモリ19に記憶される。
【００７６】たとえば，図11(A) に示す正方領域Ｃ１の
画素位置Ｓ13，Ｓ22における合致度が，この正方領域Ｃ
１内において最大であり，かつ，同値である仮定する
と，これらの最大値位置を中心に正方領域が設定され
る。最大値位置が画素位置Ｓ22の場合には，図11(B) に
示すように，正方領域Ｃ11が設定される。また，最大値
位置が画素位置Ｓ13の場合には，図11(C) に示すよう
に，正方領域Ｃ12が設定されることになる。
【００７７】ＣＰＵ14は，各最大値位置に設定した正方
領域内の各画素位置におけるすべての合致度を演算結果
メモリ19から読出し，それらの９画素位置における合致
度の総和を最大値位置毎に算出する（ステップ60）。
【００７８】ＣＰＵ14は，合致度の総和が最大値となる
画素位置（以下，単に「総和最大値位置」という）を求
める（ステップ61）。その後，総和最大値位置が複数存
在するかどうかが判断される（ステップ62）。
【００７９】総和最大値位置が複数存在すると判定され
ると（ステップ62でYES ），図12に示す優先順位にした
がってが最大値位置が決定される（ステップ63）。図12
に示す優先順位は中心位置を最高の優先順位として，左
上から右下への順位であるが，右上から左下への順位に
してもよい。最大値位置はその他の優先順位により決定
してもよい。
【００８０】また，総和最大値位置が複数存在しない，
すなわち，総和最大値位置が１つのみのであると判定さ
れれたときには（ステップ62でNO），その総和最大値位
置が最大値位置となる。
【００８１】最大値位置が決定されると，この最大値位
置が正方領域の中心位置（探索開始位置）であるかどう
かが判断される（ステップ64）。
【００８２】最大値位置が正方領域の中心位置でないと
判定されると（ステップ64でNO），その最大値位置が新
たな正方領域の中心位置に変更され，正方領域が設定さ
れる（ステップ71）。その後，ステップ52に戻り，新た
な正方領域について処理が行われることになる。
【００８３】たとえば，図11に示す例では，画素位置Ｓ
13，Ｓ22のそれぞれに設定された正方領域Ｃ11，Ｃ12内
の合致度の総和が算出され，画素位置Ｓ13に設定した正
方領域Ｃ12内の合致度の総和が最大となった場合には，
図11(D) （図５も参照）に示すように，正方領域Ｃ１の
中心位置Ｓ22が，この正方領域Ｃ１の画素位置Ｓ13に変
更され，この画素位置を中心位置として正方領域Ｃ２が
設定される。
【００８４】ステップ56において，ステップ54で求めた
最大値位置の中に，正方領域の中心位置が含まれていな
いと判定されると（ステップ56でNO），最大値位置が複
数存在するかどうかが判断される（ステップ66）。
【００８５】最大値位置が複数存在すると判定されると
（ステップ66でYES ），正方領域内において，各最大値
位置とこの画素に垂直方向または水平方向に隣接する２
つの画素位置とにおける合致度が演算結果メモリ19から
読出され，これらの３つの画素位置における合致度の総
和が最大値位置毎に算出される（ステップ67）。
【００８６】たとえば，図13(A) に示す正方領域Ｃ２の
画素位置Ｓ12，Ｓ13における合致度が，この正方領域Ｃ
２内において最大であり，かつ，同値であると仮定す
る。最大値位置が画素位置Ｓ13の場合には，図13(B) に
示すように，これに隣接する画素位置はＳ12，Ｓ23であ
り，これらの画素位置Ｓ12，Ｓ13，Ｓ23における合致度
の総和が算出される。最大値位置が画素位置Ｓ12の場合
には，図13(C) に示すように，これに隣接する画素位置
はＳ11，Ｓ13であり，これらの画素位置Ｓ11，Ｓ12，Ｓ
13における合致度の総和が算出されることになる。
【００８７】合致度の総和の最大となる画素位置（以
下，単に「総和最大値位置」という）が求られる（ステ
ップ68）。総和最大値位置が複数存在するかどうかが判
断される（ステップ69）。
【００８８】総和最大値位置が複数存在すると判定され
ると（ステップ69でYES ），図14に示す優先順位にした
がって最大値位置が決定される（ステップ70）。図14に
おいて，正方領域の中心位置に優先順位は付されていな
いが，これは複数の最大値位置の中に正方領域の中心位
置が含まれていないからである（ステップ56においてNO
と判定されている）。図14に示す優先順位は右回りであ
るが，左回りとしてもよい。最大値位置はその他の優先
順位により決定してもよい。
【００８９】また，総和最大値位置が１つであると判定
されたときには（ステップ69でNO），その総和最大値位
置が最大値位置となる。
【００９０】合致度の最大値位置が決定されると，その
最大値位置を正方領域の中心位置に変更され，正方領域
が設定されることになる（ステップ71）。
【００９１】たとえば，図13に示す例では，画素位置Ｓ
13が総和最大値である場合には，図13(D) （図５も参
照）に示すように，正方領域Ｃ２の中心位置Ｓ22が，こ
の正方領域Ｃ２の画素位置Ｓ13に変更され，正方領域Ｃ
３が設定されることになる
【００９２】ステップ64において，最大値位置が正方領
域の中心位置であると判定されと（ステップ64でYES
），計測対象の計測位置が画素の大きさによって規定
される単位よりも下位の単位で，次のようにして算出さ
れる（ステップ65）。
【００９３】計測位置は，正方領域内の中心位置Ｓ22に
垂直方向に隣接する画素位置Ｓ12，Ｓ32および水平方向
に隣接する画素位置Ｓ21，Ｓ23における合致度を用いて
放物線近似により合致度が極大となる画素位置を画素に
よって規定される単位よりも下位の単位で算出され，そ
の位置を最終的な計測位置（以下，「最終計測位置」と
いう）とする。
【００９４】近似される放物線は，画素位置Ｓij（座標
（Ｘi ，Ｙj ））における合致度をＲijとすると，図15
に示すように表される。この放物線は，係数ａx ，ｂx
およびｃx を用いて，式(2),(3) および(4) の３つの方
程式により表される。
【００９５】 Ｒ21＝ａx Ｘ12＋ｂx Ｘ1 ＋ｃx …(2) Ｒ22＝ａx Ｘ22＋ｂx Ｘ2 ＋ｃx …(3) Ｒ23＝ａx Ｘ32＋ｂx Ｘ3 ＋ｃx …(4)
【００９６】演算結果メモリ19から画素位置Ｓ21，Ｓ2
2，Ｓ23における合致度が読出され，式(1) 〜(3) の連
立方程式を解くことにより，係数ａx ，ｂx およびｃx
が算出される。Ｙ座標についても同様にして，係数ａy
，ｂy およびｃy が算出される。
【００９７】得られた係数ａx ，ｂx ，ａy ，ｂy を用
いて，次式により最終計測位置Ｕ（Ｕx ，Ｕy ）が画素
の大きさによって規定される単位よりも下位の単位で算
出される。
【００９８】 Ｕx ＝−（ｂx ）／（２ａx ） …(5) Ｕy ＝−（ｂy ）／（２ａy ） …(6)
【００９９】このようにして，計測対象の正確な最終計
測位置Ｕ（Ｕx ，Ｕy ）が，画素によって規定される単
位よりも下位の単位で算出される。
【０１００】最終計測位置は，正方領域内の各画素位置
における合致度を用いて，以下に示す重心演算により算
出してもよい。
【０１０１】
【数２】
【数３】
【０１０２】以上のようにして，対象物体の計測位置が
画素より下位の単位で算出される。画素よりも下位の単
位で算出することによって計測対象の位置計測を正確に
行える。
【０１０３】３ 画像処理による位置計測（その２）
【０１０４】計測対象が何らかの原因により回転してい
る場合においても，その位置を計測を正確に行えるよう
にする。
【０１０５】この実施例では，画像メモリ13に記憶され
た対象画像データによって表される対象画像をアフィン
変換により回転させ，登録された標準パターンと標準パ
ターンを含みうるウインドウ内の対象画像データとの合
致度を算出する。対象画像を回転させるのではなく，標
準パターンを回転させるようにしてもよい。
【０１０６】画像メモリ13に記憶された対象画像データ
を読出すアドレスを斜め方向に進ませれば対象画像は傾
く，すなわち，対象画像を回転させることができる。ア
フィン変換は，この原理を応用したものである。ここ
で，対象画像データを読出すアドレスを荒くすると対象
画像を縮小することができ，アドレスを細かくすると拡
大することができる。
【０１０７】図16に示すように，変換前の座標系をΑ
（アルファ）−Β（ベータ）直交座標系，変換後の座標
系をＸ−Ｙ直交座標系とする。変換前の画像の画素位置
（座標）を（α，β）とする。変換後の画像位置（座
標）を（ｘ，ｙ）とする。回転中心を（αc ，βc ）と
し，回転角度をθとする。拡大／縮小倍率をｋとする。
このとき，アフィン変換は次式によって表される。
【０１０８】
【数４】
【０１０９】ここで，この実施例では，アフィン変換の
回転のみを利用する（回転角度θを変える）ので，拡大
／縮小倍率はｋ＝１である。回転角度θおよび拡大／縮
小倍率ｋの両方を変えながら，計測対象の位置計測を行
ってもよい。
【０１１０】図17は，画像メモリ13に記憶された対象画
像を回転させながら行う位置計測（その２）の処理手順
を示すフロー・チャートである。図２に示す処理と同一
の処理には同一符号を付し，詳細な説明を省略する。
【０１１１】オペレータにより探索領域が設定される
と，後に詳述するようにして，計測対象と標準パターン
との相対的な回転角度（以下，この回転角度を「対象回
転角度」といい，「φ」で表す）を検出し，この対象回
転角度において，探索開始位置を決定し（ステップ35
Ａ），計測対象の位置を計測されることになる（ステッ
プ36Ａ）。ここで，ステップ35Ａ，36Ａにおける処理
は，画像メモリ13に記憶された対象画像データによって
表される対象画像がアフィン変換により対象回転角度φ
回転されていることを除いて，ステップ35，36における
処理と同一である。
【０１１２】このようにして得られた対象回転角度，最
終計測位置が出力される（ビデオ・モータ16に表示され
る）（ステップ37Ａ）。
【０１１３】図18は，対象画像が回転している対象回転
角度を検出する処理手順を示すフロー・チャートであ
る。
【０１１４】ＣＰＵ14は，アフィン変換の回転中心，回
転開始角度を設定する（ステップ41，42）。アフィン変
換の回転中心（αc ，βc ）は，探索領域の中心位置で
ある。探索領域の中心位置は，探索領域が点Ｐ2 （ｘ2
，ｙ2 ）およびＰ3 （ｘ3 ，ｙ3 ）であるから，（αc
，βc ）＝（｛ｘ2 −ｘ3 ｝／２，｛ｙ2 −ｙ3 ｝／
２）である。回転開始角度θ0 はあらかじめ設定されて
いる。
【０１１５】ＣＰＵ14は，現在の処理回数を表すｉを０
に初期化する（ステップ43）。処理の総回数Ｎは，あら
かじめ設定されている。
【０１１６】ＣＰＵ14は，アフィン変換により回転角度
θだけ回転された対象画像（画像メモリ13に記憶された
対象画像データ）に対して，代表画素位置における合致
度を算出した後，その合致度が最大となる探索開始位置
を決定する（ステップ35Ａ）。その探索開始位置から計
測位置を探索する（ステップ36Ａ）。得られた計測対象
の位置（計測位置）とその合致度は，回転角度θ毎に演
算結果メモリ19に記憶される。
【０１１７】ＣＰＵ14は，回転角度θを角度増分Δθだ
け増加させ（ステップ45），ｉをインクリメントする
（ステップ46）。ＣＰＵ14は，ｉがあらかじめ設定され
た処理総回数Ｎになるまで，ステップ35Ａ〜45の処理を
繰返し行う（ステップ47）。
【０１１８】ＣＰＵ14は，ｉがＮになると，対象回転角
度φを以下に説明するようにして，回転角度増分Δθの
角度よりも細かい角度で算出する（ステップ47）。
【０１１９】図19は，対象回転角度算出の処理手順を示
すフロー・チャートである。
【０１２０】ＣＰＵ14は，処理総回数Ｎが２以下である
かどうかを判断し（ステップ81），処理総回数Ｎが２以
下の場合（ステップ81でYES ），演算結果メモリ19を検
索して，合致度が最大となる回転角度を対象回転角度φ
とする（ステップ82）。
【０１２１】処理総回数Ｎが２より大きい場合（ステッ
プ81でNO），ＣＰＵ14は，演算結果メモリ19を検索し
て，合致度が大きい順に第１〜３位の値と，その回転角
度を読出し，これらの回転角度と合致度に基づいて，対
象回転角度φを放物線近似により算出する（ステップ8
3）。
【０１２２】ＣＰＵ14は，算出した対象回転角度φが回
転開始角度θ0 より小さいかどうかを判断し（ステップ
84），対象回転角度φが回転開始角度θ0 以上の場合
（ステップ84でNO），さらに対象回転角度φが回転終了
角度（θ0 ＋ＮΔθ）より大きいかどうかを判断する
（ステップ86）。
【０１２３】ＣＰＵ14は，対象回転角度φが回転終了角
度（θ0 ＋ＮΔθ）以下である場合（ステップ86でNO）
その値を対象回転角度φとし，対象回転角度φが回転終
了角度（θ0 ＋ＮΔθ）より大きい場合（ステップ86で
YES ）回転最終角度（θ0 ＋ＮΔθとする（ステップ8
7）。
【０１２４】こうのようにして，対象回転角度が算出さ
れる。
【０１２５】４ ハードウェア構成（その２）
【０１２６】図１に示す構成図においては合致度（式
(1) にしたがう正規化相関値）に関する演算をＣＰＵ14
がソフトウェアにより行った。図20は，この合致度に関
する演算を合致度演算器を用いて行うように構成した装
置の電気的構成を示す。図20において，図１に示すもの
と同一物には同一符号を付し，詳細な説明を省略する。
【０１２７】合致度に関する演算は，合致度演算器20，
アドレス・ジェネレータ21およびアフィン変換器22にお
いて，ＣＰＵ14から与えられるデータ（または指令）に
応答して行われる。
【０１２８】ＣＰＵ14は，合致度に関する演算を行なわ
せるときには，合致度演算器20に対して標準パターン・
データのデータ数ｒを与え，アドレス・ジェネレータ21
に対して合致度演算を行う対象画像データ上の画素位置
および標準パターンのサイズ（Ｍx ，Ｍy ）を与え，ア
フィン変換器22に対してアフィン変換の回転角度θおよ
び回転中心（αc ，βc ）を与える。
【０１２９】アドレス・ジェネレータ21は，ＣＰＵ14か
ら与えられる対象画像データ上の画素位置および標準パ
ターンのサイズ（Ｍx ，Ｍy ）に基づいて，標準パター
ン・メモリ18に記憶された標準パターンの各画素位置に
おける画像データ（以下，単に「標準パターン・データ
Ｍi 」という）の標準パターン・アドレスを発生し，画
像メモリ13に記憶された対象画像の各画素位置における
画像データ（以下，単に「対象画像データＩi 」とい
う）の対象画像アドレスを発生する。アドレス・ジェネ
レータ21は，標準パターン・アドレスを標準パターン・
メモリ18に与え，対象画像アドレスをアフィン変換器22
に与える。
【０１３０】アフィン変換器22は，アフィン変換の回転
角度θおよび回転中心（αc ，βc）に基づいて，アド
レス・ジェネレータ21から与えられる対象画像アドレス
をアフィン変換して画像メモリ13に与える。
【０１３１】ここで，「２ 画像処理による位置計測
（その１）」の場合には，アフィン変換を行う必要がな
いのでアフィン変換器22は不要であり，ＣＰＵ14はアフ
ィン変換の回転角度および回転中心を出力しない。この
場合には，アドレス・ジェネレータ21により発生された
対象画像アドレスが画像メモリ13に直接与えられること
になる。
【０１３２】合致度演算器20は，標準パターン・メモリ
18から読出される標準パターン・データＭi ，画像メモ
リ13から読出される対象画像データＩi およびＣＰＵ14
から与えられる標準パターン・データＭi のデータ数ｒ
に基づいて合致度に関する演算を行う。
【０１３３】図21は，式(1) により正規化相関演算を行
う場合の合致度演算器20の構成例である。
【０１３４】対象画像データＩi の総和ΣＩが加算回路
91で算出され，さらに二乗回路99において総和の二乗
(ΣＩ)2が算出される。対象画像データＩi のそれぞれ
についてその二乗値Ｉi2がｒ個の二乗回路92で算出さ
れ，これらの二乗値の総和ΣＩ2が加算回路93において
算出される。
【０１３５】ｒ個の乗算回路94において，対象画像デー
タＩi とそれに対応する標準パターン・データＭi との
積Ｉi Ｍi がそれぞれ算出され，これらの積の総和ΣＩ
Ｍが加算回路95で算出される。
【０１３６】標準パターン・データＭi についても対象
画像データＩi と同じように，標準パターン・データＭ
i の総和ΣＭが加算回路96で算出され，さらにその二乗
(ΣＭ)2が二乗回路103 で算出される。標準パターン・
データＭi のそれぞれについてその二乗値Ｍi2がｒ個の
二乗回路97で算出され，これらの二乗値の総和ΣＭ2が
加算回路98において算出される。
【０１３７】加算回路91から得られる対象画像データの
総和ΣＩと加算回路96から得られる標準パターン・デー
タの総和ΣＭとの積 (ΣＩ)(ΣＭ) が乗算回路101 で算
出される。一方，ＣＰＵ14からデータ数ｒを表すデータ
が与えられており，この数ｒと加算回路95から得られる
値ΣＩＭとの積ｒ (ΣＩＭ) が乗算回路102 で算出され
る。乗算回路102 の出力と乗算回路101 の出力の差が減
算回路106 で算出され，さらにこの減算結果の二乗が二
乗回路109 で算出されることにより，式(1) の分子が得
られる。
【０１３８】加算回路93の出力ΣＩ2 と数ｒとの積ｒ
(ΣＩ2)が乗算回路100 で算出され，この積から二乗回
路99の出力 (ΣＩ)2が減算回路105 で減算される。同じ
ように加算回路98の出力ΣＭ2 と数ｒとの積ｒ (ΣＭ2)
が乗算回路104 で算出され，この積から二乗回路103 の
出力 (ΣＭ)2が減算回路107 で算出される。これらの減
算回路105 と107 の減算結果が乗算回路108 で相互に乗
算されることにより，式(1) の分母が得られる。
【０１３９】除算回路110 において，二乗回路109 の出
力を乗算回路108 の出力で割ることにより，式(1) の左
辺の値Ｒ2 が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像処理による位置計測装置の電気的構成を示
すブロック図である。
【図２】画像処理による位置計測（その１）の処理手順
を示すフロー・チャートである。
【図３】標準画像の一例を示す。
【図４】対象画像の一例を示す。
【図５】探索開始位置を決定するためのウインドウ位置
を示す図である。
【図６】位置計測の詳細な処理手順を示すフロー・チャ
ートである。
【図７】位置計測の詳細な処理手順を示すフロー・チャ
ートである。
【図８】位置計測の詳細な処理手順を示すフロー・チャ
ートである。
【図９】位置計測の詳細な処理手順を示すフロー・チャ
ートである。
【図１０】設定される正方領域を示す。
【図１１】正方領域の中心位置が最大値位置に含まれる
場合において最大値位置が複数存在するときに設定され
る正方領域を示し，(A) は中心位置を含む最大値位置が
２箇所存在することを示し，(B) は一方の最大値位置を
中心に設定された正方領域を示し，(C) は他の最大位置
を中心に設定された正方領域を示し，(D) は正方領域が
変更された様子を示す。
【図１２】正方領域の中心位置が最大値位置に含まれ，
かつ，同値の総和最大値位置が複数ある場合において，
その中から最大値位置を決定する優先順位を示す。
【図１３】正方領域の中心位置が最大値位置に含まれな
い場合において最大値位置が複数存在するときに設定さ
れる正方領域を示し，(A) は中心位置を除く最大値位置
が２箇所存在することを示し，(B) は一方を中心に設定
された正方領域を示し，(C) は他方を中心に設定された
正方領域を示し，(D) は正方領域が変更された様子を示
す。
【図１４】正方領域の中心位置が最大値位置に含まれ
ず，同値の総和最大値位置が複数ある場合において，そ
の中から最大値位置を決定する優先順位を示す。
【図１５】計測位置を画素の大きささによって規定され
る単位より下位の単位で算出するときに用いられる，最
大値位置およびその近傍画素位置における合致度とその
座標（画素位置）とにより近似される放物線を示す。
【図１６】アフィン変換を説明する図である。
【図１７】画像処理による位置計測（その２）の処理手
順を示すフロー・チャートである。
【図１８】対象回転角度検出の処理手順を示すフロー・
チャートである。
【図１９】対象回転角度算出の処理手順を示すフロー・
チャートである。
【図２０】合致度をハードウェアにより行う画像処理に
よる位置計測装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。
【図２１】合致度演算器の構成例を示す。
【符号の説明】
11 撮像装置 12 Ａ／Ｄ変換器 13 画像メモリ 14 ＣＰＵ 15 Ｉ／Ｏインターフェース 16 ビデオ・モニタ 17 操作装置 18 標準パターン・メモリ 19 演算結果メモリ 20 合致度演算器 21 アドレス・ジェネレータ 22 アフィン変換器

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対象を撮像し，対象を表す対象画像デー
    タを出力する撮像手段，上記撮像手段からの対象画像デ
    ータを記憶する画像メモリ，上記画像メモリの対象画像
    データ上において複数の代表画素位置に関して特徴量を
    それぞれ作成し，作成された特徴量が極値を示す代表画
    素位置を探索開始位置として決定する探索開始位置決定
    手段，上記探索開始位置を中心位置として探索経路模索
    領域内の各画素位置に関して特徴量をそれぞれ作成する
    特徴量作成手段，および上記探索経路模索領域内におい
    て特徴量が極値を示す画素位置を極値位置として見付け
    出し，見付け出した極値位置が上記探索開始位置である
    場合には探索開始位置を計測位置として決定し，見付け
    出した極値位置が上記探索開始位置でない場合には上記
    極値位置を新たな探索経路模索領域の中心位置として上
    記特徴量作成手段に探索経路模索領域内の各画素位置に
    関して特徴量を作成させ，さらに新たな探索経路模索領
    域の中心位置を今回の極値位置に更新しながら今回見付
    けた極値位置が前回の極値位置に一致するまで特徴量の
    作成と極値位置の検出を繰返し，一致した今回の極値位
    置を計測位置として決定する第１の制御手段，を備えた
    画像処理装置。
  2. 【請求項２】 対象を撮像し，対象を表す対象画像デー
    タを出力する撮像手段，上記撮像手段からの対象画像デ
    ータを記憶する画像メモリ，上記画像メモリの対象画像
    データ上において複数の代表画素位置に関して特徴量を
    それぞれ作成し，作成された特徴量が極値を示す代表画
    素位置を探索開始位置として決定する探索開始位置決定
    手段，上記探索開始位置を中心位置として探索経路模索
    領域内の各画素位置に関して特徴量をそれぞれ作成する
    特徴量作成手段，上記探索経路模索領域内において特徴
    量が極値を示す画素位置を極値位置として見付け出し，
    見付け出した極値位置が上記探索開始位置である場合に
    は探索開始位置を計測位置として決定し，見付け出した
    極値位置が上記探索開始位置でない場合には上記極値位
    置を新たな探索経路模索領域の中心位置として上記特徴
    量作成手段に探索経路模索領域内の各画素位置に関して
    特徴量を作成させ，さらに新たな探索経路模索領域の中
    心位置を今回の極値位置に更新しながら今回見付けた極
    値位置が前回の極値位置に一致するまで特徴量の作成と
    極値位置の検出を繰返し，一致した今回の極値位置を計
    測位置として決定する第１の制御手段，および上記画像
    メモリの対象画像データによって表される対象画像また
    はこれと照合すべき標準パターンを所定角度回転させ，
    この回転角度を変えながら上記第１の制御手段による位
    置計測を繰返すことにより計測位置を回転角度毎に決定
    し，回転角度毎の計測位置における特徴量とその回転角
    度とに基づいて対象と標準パターンとの相対回転角度を
    表す対象回転角度を算出し，算出した対象回転角度にお
    ける計測位置を出力する第２の制御手段，を備えた画像
    処理装置。
  3. 【請求項３】 上記特徴量は，あらかじめ登録された標
    準パターン・データと対象画像データとの一致の程度を
    表す値である，請求項１または２に記載の画像処理装
    置。
  4. 【請求項４】 上記一致の度合いを表す値は，あらかじ
    め登録された標準パターン・データと対象画像データと
    の正規化相関値である，請求項３に記載の画像処理装
    置。
  5. 【請求項５】 上記第１の制御手段は，上記極値位置が
    複数あり，かつ，その中に探索経路模索領域の中心位置
    が含まれているときは，各極値位置を中心とする探索経
    路模索領域内の各画素位置に関して作成される特徴量の
    総和が極値となる極値位置を第１の総和極値位置とし，
    第１の総和極値位置が探索経路模索領域の中心位置であ
    る場合には上記第１の総和極値位置を計測位置として決
    定し，第１の総和極値位置が探索経路模索領域の中心位
    置でない場合には第１の総和極値位置を次の探索経路模
    索領域の中心位置とするものである，請求項１から４ま
    でのいずれか一項に記載の画像処理装置。
  6. 【請求項６】 上記第１の制御手段は，特徴量の総和が
    極値となる極値位置が複数あるときはあらかじめ設定さ
    れた優先順位にしたがって第１の総和極値位置を決定す
    るものである，請求項５に記載の記載の画像処理装置。
  7. 【請求項７】 上記第１の制御手段は，上記極値位置が
    複数あり，かつ，その中に探索経路模索領域の中心位置
    が含まれていないときは，各極値位置の探索経路模索領
    域内における近傍画素位置に関して作成された特徴量の
    総和が極値となる第２の総和極値位置を次の探索経路模
    索領域の中心位置とするものである，請求項１から４ま
    でのいずれか一項に記載の画像処理装置。
  8. 【請求項８】 上記第１の制御手段は，特徴量の総和が
    極値となる総和極値位置が複数あるときはあらかじめ設
    定された優先順位にしたがって第２の総和極値位置を決
    定するものである，請求項７に記載の画像処理装置。
  9. 【請求項９】 上記第２の制御手段は，上記対象回転角
    度を，回転角度毎の計測位置における特徴量の極値およ
    びその極値近傍の特徴量とそれらの回転角度とに基づい
    て放物線近似により算出するものである，請求項２に記
    載の画像処理装置。
  10. 【請求項１０】 上記第１の制御手段または第２の制御
    手段から出力される上記計測位置の特徴量，および上記
    計測位置の近傍における画素位置の特徴量，ならびにこ
    れらの計測位置および画素位置に基づいて，特徴量が極
    値を示す極値位置を最終計測位置として画素の大きさに
    よって規定される単位よりも下位の単位で算出する計測
    位置算出手段をさらに備えた，請求項１または２に記載
    の画像処理装置。
  11. 【請求項１１】 上記計測位置算出手段は，上記計測位
    置およびこれに水平方向に隣接する２つの画素位置とそ
    れらの位置における特徴量，ならびに計測位置およびこ
    れに垂直方向に隣接する２つの画素位置とそれら位置に
    おける特徴量とに基づいて放物線近似により水平方向お
    よび垂直方向において特徴量が極値を示す極値位置を最
    終計測位置として算出するものである，請求項10に記載
    の画像処理装置。
  12. 【請求項１２】 上記計測位置算出手段は，上記最終計
    測位置を重心演算により算出するものである，請求項10
    に記載の画像処理装置。
  13. 【請求項１３】 (a) 対象を表す対象画像データを受付
    け，(b) 対象画像データを画像メモリに記憶しておき，
    (c) 上記画像メモリの対象画像データ上において複数の
    代表画素位置に関して特徴量をそれぞれ作成し，作成さ
    れた特徴量が極値を示す代表画素位置を探索開始位置と
    して決定し，(d) 上記探索開始位置を中心位置として探
    索経路模索領域内の各画素位置に関して特徴量をそれぞ
    れ作成し，上記探索経路模索領域内において特徴量が極
    値を示す画素位置を極値位置として見付け出し，(e) 見
    付け出した極値位置が上記探索開始位置である場合には
    上記探索開始位置を計測位置として決定し，(f) 見付け
    出した極値位置が上記探索開始位置でない場合には上記
    極値位置を新たな探索経路模索領域の中心位置として上
    記ステップ(d) および(e) の処理を今回見付け出した極
    値位置が前回の極値位置と一致するまで繰返し，一致し
    た今回の極値位置を計測位置として決定する，画像処理
    方法。
  14. 【請求項１４】 (a) 対象を表す対象画像データを受付
    け，(b) 対象画像データを画像メモリに記憶しておき，
    (c) 上記画像メモリの対象画像データ上において複数の
    代表画素に関して特徴量をそれぞれ作成し，作成された
    特徴量が極値を示す代表画素位置を探索開始位置として
    決定し，(d) 上記探索開始位置を中心位置として探索経
    路模索領域内の各画素位置に関して特徴量をそれぞれ作
    成し，上記探索経路模索領域内において特徴量が極値を
    示す画素位置を極値位置として見付け出し，(e) 見付け
    出した極値位置が上記探索開始位置である場合には上記
    探索開始位置を計測位置として決定し，(f) 見付け出し
    た極値位置が上記探索開始位置でない場合には上記極値
    位置を新たな探索経路模索領域の中心位置として上記ス
    テップ(d) および(e) の処理を今回見付け出した極値位
    置が前回の極値位置と一致するまで繰返し，一致した今
    回の極値位置を計測位置として決定し，(g) 上記画像メ
    モリの対象画像データによって表される対象画像または
    これと照合すべき標準パターンを所定角度回転させ，こ
    の回転角度を変えながら上記ステップ(c) から(f) まで
    を繰返すことにより計測位置を回転角度毎に決定し，
    (h) 回転角度毎の計測位置における特徴量とその回転角
    度とに基づいて対象と標準パターンとの相対回転角度を
    表す対象回転角度を算出し，算出した対象回転角度にお
    ける計測位置を出力する，画像処理方法。
  15. 【請求項１５】 上記特徴量は，あらかじめ登録された
    標準パターン・データと対象画像データとの一致の程度
    を表す値である，請求項13または14に記載の画像処理方
    法。
  16. 【請求項１６】 上記ステップ(e) の処理において，上
    記極値位置が複数あり，かつ，その中に探索経路模索領
    域の中心位置が含まれているときは，各極値位置を中心
    とする探索経路模索領域内の各画素位置に関して作成さ
    れる特徴量の総和が極値となる極値位置を第１の総和極
    値位置とし，第１の総和極値位置が探索経路模索領域の
    中心位置である場合には上記第１の総和極値位置を計測
    位置として決定し，第１の総和極値位置が探索経路模索
    領域の中心位置でない場合には第１の総和極値位置を次
    の探索経路模索領域の中心位置とする，請求項13から15
    までのいずれか一項に記載の画像処理方法。
  17. 【請求項１７】 上記ステップ(e) の処理において，特
    徴量の総和が極値となる極値位置が複数あるときはあら
    かじめ設定された優先順位にしたがって第１の総和極値
    位置を決定する，請求項16に記載の記載の画像処理装
    置。
  18. 【請求項１８】 上記ステップ(f) の処理において，上
    記極値位置が複数あり，かつ，その中に探索経路模索領
    域の中心位置が含まれていないときは，各極値位置の探
    索経路模索領域内における近傍画素位置に関して作成さ
    れた特徴量の総和が極値となる第２の極値位置を次の探
    索経路模索領域の中心位置とする，請求項13から15のい
    ずれか一項に記載の画像処理方法。
  19. 【請求項１９】 上記ステップ(f) の処理において，特
    徴量の総和が極値となる第２の総和極値位置が複数ある
    ときはあらかじめ設定された優先順位にしたがって第２
    の総和極値位置を決定する，請求項18に記載の画像処理
    方法。
  20. 【請求項２０】 (i) 上記ステップ(e) または(f) もし
    くは(h) の処理において出力される上記計測位置の特徴
    量，および上記計測位置の近傍における画素位置の特徴
    量，ならびにこれらの計測位置および画素位置に基づい
    て，特徴量が極値を示す極値位置を最終計測位置として
    画素の大きさによって規定される単位よりも下位の単位
    で算出する，請求項13または14に記載の画像処理方法。
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