JPH10232931A - 画像処理方法及び画像処理装置 - Google Patents

画像処理方法及び画像処理装置

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JPH10232931A
JPH10232931A JP9035924A JP3592497A JPH10232931A JP H10232931 A JPH10232931 A JP H10232931A JP 9035924 A JP9035924 A JP 9035924A JP 3592497 A JP3592497 A JP 3592497A JP H10232931 A JPH10232931 A JP H10232931A
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JP
Japan
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Application number
JP9035924A
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English (en)
Inventor
Munetoshi Imada
宗利 今田
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Sharp Corp
Sharp Manufacturing Systems Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Sharp Manufacturing Systems Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理時間が短く、かつ、照明変動等による入
力画像の濃度変動に強い画像処理方法及び画像処理装置
を提供する。 【解決手段】 まず、入力画像の平均濃度を算出する
(ステップ1)。次に、入力画像と基準画像の画素数を
n、入力画像の各画素の濃度をgi(i=1〜n),平
均濃度をgT、基準画像の各画素の濃度をfi(i=1〜
n),平均濃度をfTとしたときに、Σ|(gi−gT
−(fi−fT)|の計算を行い、その計算結果に基づい
て、入力画像と基準画像との一致度を判定する(ステッ
プ2)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】入力画像内で予め登録した基
準画像と一致する部分を探索し、該部分の位置及び一致
度を調べる画像処理方法及び画像処理装置に関し、特
に、高速処理が可能な画像処理方法及び画像処理装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、対象画像(入力画像)の中から基
準画像と一致度の高い画像を抽出するテンプレートマッ
チングが様々な用途において使用されている。このよう
なテンプレートマッチングを行う画像処理装置におい
て、画像間の一致度を測る代表的な手法として、SSD
A法(sequential similarity
detection algorithm)及び、正規
化相関法が知られている(「画像処理論」、著者名:長
尾真、出版社:コロナ社)。以下、上記SSDA法並び
に正規化相関法について説明する。
【0003】A)SSDA法 この方法では、入力画像をg,基準画像をf,マッチン
グされる領域をsとして(3)式を計算することによ
り、その領域sと基準画像との一致度を算出する。
【0004】 Σ|f−g| (3) この方法では、領域sの全ての画素についてfとgとの
差の絶対値の加算(即ち(3)式の計算)を行わなくて
も、領域sのある部分についての|f−g|の和が予め
設定しておいたミスマッチのしきい値を超えれば、領域
sの残り画素について計算するまでもなく、そこで和算
を打切り次の場所でのマッチング計算に移ることができ
る。したがって、ある程度計算量を減らすことができ
る。
【0005】B)正規化相関法 この方法では、入力画像をg,基準画像をf,マッチン
グされる領域をsとして(4)式を計算するのである
が、値としては−1から1の範囲の値(値が大きいほど
一致度が高い)を出力する。
【0006】 ΣΣf・g/{(√ΣΣf2)・(√ΣΣg2)} (4)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、SSD
A法の場合、ミスマッチの数が一定値を超えたときに和
計算を打ち切るため処理速度は高速となるが、入力画像
の濃度が照明変動等により変動した場合、最も一致度の
高い位置が基準画像と一致している位置とは限らないと
いう欠点をもつ。
【0008】一方、正規化相関法は入力画像の濃度の照
明変動に強い、一致度の評価関数として知られている
が、SSDA法のように途中で計算を打切ることができ
ず、計算量が膨大となるという欠点を持つ。また、除算
や平方根計算があるため、この点においても処理時間が
長くなる。このため、この方法では、ソフトウェア処理
では対応できず、専用LSI等によるハードウェア処理
が必要となる。従って、画像処理装置そのものが高価格
・大型化するという問題がある。
【0009】本発明は、上記課題を解決するものであっ
て、処理時間が短く、かつ、照明変動等による入力画像
の濃度変動に強い画像処理方法及び画像処理装置を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の画像処
理方法は、基準画像と比較対象画像との一致度を判定す
る画像処理方法において、比較対象画像と基準画像の画
素数をn、比較対象画像の各画素の濃度をgi(i=1
〜n),平均濃度をgT、基準画像の各画素の濃度をfi
(i=1〜n),平均濃度をfTとしたときに、実質的
に(式1)の計算結果に基づいて一致度を判定するもの
である。
【0011】 Σ|(gi−gT)−(fi−fT)| ………………(式1) 請求項2に記載の画像処理方法は、入力画像の中から基
準画像と最も一致度の良い比較対象画像を取り出すとと
もに、その一致度を検出する画像処理方法において、入
力画像の中から比較対象画像を順次抽出する第1ステッ
プと、抽出した比較対象画像と基準画像の画素数をn、
画素番号をi(i=1〜n)、抽出した比較対象画像の
各画素の濃度をgi(i=1〜n),平均濃度をgT、基
準画像の各画素の濃度をfi(i=1〜n),平均濃度
をfTとしたときに、画素番号を変化させながら、実質
的に(式2)の計算結果を加算していく第2ステップ
と、 |(gi−gT)−(fi−fT)| ………………(式2) 加算結果が最も小さくなる比較対象画像を取り出す第3
ステップと、を有し、第2ステップにおいて、画素番号
を変化させている途中の段階における加算の結果に基づ
き、残りの画素番号についての処理を中止するものであ
る。
【0012】請求項3に記載の画像処理装置は、基準画
像と比較対象画像との一致度を判定する画像処理装置に
おいて、比較対象画像と基準画像の画素数をn、比較対
象画像の各画素の濃度をgi(i=1〜n),平均濃度
をgT、基準画像の各画素の濃度をfi(i=1〜n),
平均濃度をfTとしたときに、実質的に(式1)の計算
を行う演算手段と、 Σ|(gi−gT)−(fi−fT)| ………………(式1) その計算結果に基づいて一致度を判定する判定手段と、
を有するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】まず、本発明の画像処理方法の原
理を説明する。
【0014】本発明の画像処理方法では、入力画像と基
準画像との間のテンプレートマッチングを行う際、入力
画像のある対象領域sにおける各画素の濃度をgi,平
均濃度gT、基準画像の各画素の濃度をfi,平均濃度f
Tとした場合、実質的に評価式〔Σ|(gi−gT)−
(fi−fT)|〕の計算結果に基づき一致度を検出し、
そして最も一致度の高い領域を抽出する。尚、ここで、
“実質的に”とは、例えば〔Σ((gi−gT)−(fi
−fT))2〕のように、上記評価式の値の大小を判別で
きるものであれば他のものであっても良い、という意味
である。
【0015】以下、上記評価式について説明する。
【0016】表1に示すように、(gi−gT)と(fi
−fT)の差の絶対値は入力画像の濃度と基準画像の濃
度が似ていれば“0”に近い値となり、似ていなければ
大きな正の値となる。
【0017】
【表1】
【0018】従って、マッチングされるある1つの領域
sについての評価式〔Σ|(gi−gT)−(fi−fT
|〕は、入力画像の対象領域sにおける画像と基準画像
とが完全に一致すれば“0”ばかり加算するので“0”
となり、完全に不一致であれば最大値となる。
【0019】上記評価式を用いたマッチング方法によれ
ば、例えば、入力画像中を走査していくときに、上記評
価式の評価値が走査中に得られた最小の評価値より大き
い値になるか、もしくは予め設定したミスマッチのしき
い値を超えれば途中で計算を打切るように設定しておく
ことで、高速処理が可能となる。
【0020】また、入力画像の各画素の濃度をgi,平
均濃度gTの差(gi−gT)を使用しているため、照明
変動等により入力画像の濃度が全体として変動した場合
でも、この差(gi−gT)は変動しないため、正確な一
致度の算出及び一致領域の検出を行うことが可能とな
る。
【0021】図4は、本発明により照明変動の影響を抑
制できることを説明する図であり、(a)は基準画像の
画素の濃度分布を示しており、(b)は入力画像の画素
の濃度分布を示している。この入力画像及び基準画像は
実際には一致している画像であるが、照明変動等により
入力画像の濃度が全体として高くなっている。従来のS
SDA法によれば、この(b)の入力画像は(a)の基
準画像と“不一致”と判定される。しかしながら、本発
明の方式によれば、各画素の濃度と平均画素の濃度の差
を用いて一致度を評価しているため、図4におけるfi
とgiは一致していると判断される。このように、本方
式によれば、照明変動等による入力画像の濃度変動の影
響を抑制できる。
【0022】以下、本発明の一実施の形態について図面
に基づいて説明する。
【0023】図1は、本実施の形態の画像処理装置1の
構成を示すブロック図である。この図において、CCD
2は被撮像物からの物体光がCCD面上に結像した像を
電気信号に変換する。A/D変換器3はCCD2からの
映像信号をデジタル信号に変換して入力画像データを生
成する。カメラ・表示コントローラ4はCCD2から取
り込んだ画像データをフレームメモリ6やモニタ11に
出力するタイミングを制御するLSIである。D/A変
換器5はカメラ・表示コントローラ4からの画像データ
をアナログ信号に変換する。フレームメモリ6はCCD
2から取り込んだ映像信号をA/D変換器3でデジタル
変換した入力画像データを記憶する。CPU7は画像処
理の演算、画像処理演算用条件登録、及び装置1全体を
コントロールする。ROM9はCPU7の実行用プログ
ラムを格納する。RAM8はCPU7で設定した画像処
理演算用条件を記憶するとともに、画像処理の演算結果
を記憶する。
【0024】以下に、本実施の形態の画像処理装置の動
作を説明する。図3は、その処理の流れを示すフロー図
である。
【0025】まず、CCD2から取り込んだ入力画像デ
ータをフレームメモリ6に登録する。また、フレームメ
モリ6に記録されている画像データから基準となる画像
(256階調)を抽出し、その基準画像の平均濃度を算
出する。さらに、入力画像中におけるサーチ範囲をRA
M8に登録する(ステップ1)。
【0026】次に、I/O10からパターンマッチング
の開始指示があると、図2に示すようにサーチ範囲の左
上からラスタ走査順に、基準画像との一致度を評価式Σ
|(gi−gT)−(fi−fT)|に基づき算出する。
【0027】ここでの処理について詳しく説明する。I
/O10からパターンマッチング開始指示があるとCC
D2から入力画像データを取込み、フレームメモリ6に
転送する。そしてフレームメモリ6の入力画像のサーチ
範囲(RAM8に登録されている)内の左上の、基準画
像と同じ形状同じ大きさの領域sから順次パターンマッ
チングを行う。
【0028】パターンマッチングは、まず平均濃度gT
を算出し、フレームメモリ6の領域sの左上の画素に関
する平均濃度との差(gi−gT)と、RAM8に登録し
た基準画像における同じ位置の画素と平均濃度との差
(fi−fT)と、の差の絶対値|(gi−gT)−(fi
−fT)|を求める。そして、領域s内の全画素につい
て上記差の絶対値を加算することで評価式Σ|(gi
T)−(fi−fT)|の値を求める(ステップ2)。
【0029】なお、上記ステップ2において、全画素に
ついての和を算出する前に、既に算出した他の領域にお
ける最小の評価値と比較して、この値よりも大きくなれ
ば残りの画素の計算を中止して、次の領域におけるパタ
ーンマッチングを開始する(ステップ3)。
【0030】また、領域sについて一致度の算出が終わ
れば、領域sを1画素ずらした領域を新たなサーチ領域
sとして、上記と同様の処理により|(gi−gT)−
(fi−fT)|の和を算出する(ステップ4)。
【0031】上記ステップ1〜ステップ4の処理を、入
力画像中のサーチ範囲全体において行うことにより、サ
ーチ範囲の中で最も一致度の良い(評価値の小さい)領
域を抽出して、その領域での一致度と位置(例えば、中
心座標,左上座標)をI/O10から出力する。ここ
で、例えば、キズ・欠けを検査する場合には出力する一
致度が判定条件となり、位置検出検査では出力する位置
が判定条件となる(ステップ5)。
【0032】なお、上記ステップ3では、現在算出中の
評価値が既に算出した評価値よりも大きいか否かの判別
を行っているが、予め決めておいた所定しきい値を用
い、その所定値よりも大きいか否かの判別を行ってもよ
い。
【0033】
【発明の効果】本発明の画像処理方法及び画像処理装置
では、入力画像の照明変動等による濃度変化を入力画像
と基準画像の平均濃度の差で補正するため、正確な一致
度の算出が可能となる。
【0034】また、入力画像のある領域の画像と基準画
像との一致度を算出している途中において、その途中段
階での算出結果に基づきその一致度の算出を中止するこ
とにより、その領域の画像と基準画像とがミスマッチの
場合に、無駄な計算を行うことがなくなり、計算量の縮
小及び処理時間の短縮を図ることができる。これによ
り、画像処理装置の低コスト化及び小型化を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理装置の一構成例を示すブロッ
ク図である。
【図2】入力画像と基準画像との間のマッチング処理動
作を説明する図である。
【図3】本発明の画像処理方法を説明する処理フロー図
である。
【図4】照明変動等により入力画像の濃度が変動するこ
とを示す説明図である。
【符号の説明】
1 画像処理装置 2 CCD 3 A/D変換器 6 フレームメモリ 7 CPU 8 RAM 9 ROM 10 I/O

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準画像と比較対象画像との一致度を判
    定する画像処理方法において、 前記比較対象画像と前記基準画像の画素数をn、前記比
    較対象画像の各画素の濃度をgi(i=1〜n),平均
    濃度をgT、前記基準画像の各画素の濃度をfi(i=1
    〜n),平均濃度をfTとしたときに、実質的に(式
    1)の計算結果に基づいて前記一致度を判定することを
    特徴とする画像処理方法。 Σ|(gi−gT)−(fi−fT)| ………………(式1)
  2. 【請求項2】 入力画像の中から基準画像と最も一致度
    の良い比較対象画像を取り出すとともに、その一致度を
    検出する画像処理方法において、 前記入力画像の中から比較対象画像を順次抽出する第1
    ステップと、 該抽出した比較対象画像と前記基準画像の画素数をn、
    画素番号をi(i=1〜n)、前記抽出した比較対象画
    像の各画素の濃度をgi(i=1〜n),平均濃度を
    T、前記基準画像の各画素の濃度をfi(i=1〜
    n),平均濃度をfTとしたときに、画素番号を1から
    nまで変化させながら、実質的に(式2)で表される計
    算を行いその計算結果を加算していく第2ステップと、 |(gi−gT)−(fi−fT)| ………………(式2) 前記加算結果が最も小さくなる比較対象画像を取り出す
    第3ステップと、を有し、 前記第2ステップにおいて、画素番号を変化させている
    途中の段階における前記加算の結果に基づき、残りの画
    素番号についての処理を中止することを特徴とする画像
    処理方法。
  3. 【請求項3】 基準画像と比較対象画像との一致度を判
    定する画像処理装置において、 前記比較対象画像と前記基準画像の画素数をn、前記比
    較対象画像の各画素の濃度をgi(i=1〜n),平均
    濃度をgT、前記基準画像の各画素の濃度をfi(i=1
    〜n),平均濃度をfTとしたときに、実質的に(式
    1)の計算を行う演算手段と、 Σ|(gi−gT)−(fi−fT)| ………………(式1) 該計算結果に基づいて前記一致度を判定する判定手段
    と、を有することを特徴とする画像処理装置。
JP9035924A 1997-02-20 1997-02-20 画像処理方法及び画像処理装置 Pending JPH10232931A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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