JPH1083447A - 画像レジストレーション方法及びスキュー検出方法 - Google Patents
画像レジストレーション方法及びスキュー検出方法Info
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- JPH1083447A JPH1083447A JP9128191A JP12819197A JPH1083447A JP H1083447 A JPH1083447 A JP H1083447A JP 9128191 A JP9128191 A JP 9128191A JP 12819197 A JP12819197 A JP 12819197A JP H1083447 A JPH1083447 A JP H1083447A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
- G06T3/4038—Image mosaicing, e.g. composing plane images from plane sub-images
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/60—Rotation of whole images or parts thereof
- G06T3/608—Rotation of whole images or parts thereof by skew deformation, e.g. two-pass or three-pass rotation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
- G06V30/10—Character recognition
- G06V30/14—Image acquisition
- G06V30/146—Aligning or centring of the image pick-up or image-field
- G06V30/1475—Inclination or skew detection or correction of characters or of image to be recognised
- G06V30/1478—Inclination or skew detection or correction of characters or of image to be recognised of characters or characters lines
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像レジストレーションのための計算量及び
メモり量を減らす。 【解決手段】 射影ヒストグラムマッチングによる画像
レジストレーション。レジストレーション・プロセッサ
２０は、画像断片２４(1)，２４(2)の射影ヒストグラム
を求め、一方の射影ヒストグラムを回転、移動操作して
他方の射影ヒストグラムと比較し、変換の回転パラメー
タθと移動パラメータｘ，ｙを求める。画像アライナ２
２は、その変換パラメータに基づき画像断片２４(1)を
変換して画像断片２４(2)に整列させ、両画像断片を結
合した画像断片２４’を生成する。
メモり量を減らす。 【解決手段】 射影ヒストグラムマッチングによる画像
レジストレーション。レジストレーション・プロセッサ
２０は、画像断片２４(1)，２４(2)の射影ヒストグラム
を求め、一方の射影ヒストグラムを回転、移動操作して
他方の射影ヒストグラムと比較し、変換の回転パラメー
タθと移動パラメータｘ，ｙを求める。画像アライナ２
２は、その変換パラメータに基づき画像断片２４(1)を
変換して画像断片２４(2)に整列させ、両画像断片を結
合した画像断片２４’を生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、文書処理の分野に
関し、特に、射影ヒストグラムマッチングによる画像レ
ジストレーションの分野に関する。
関し、特に、射影ヒストグラムマッチングによる画像レ
ジストレーションの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】レジストレーションは、同一オブジェク
トの２つの画像断片を整列させるプロセスであり、一般
に、いくつかの画像断片を整列させて、一つの大きな画
像全体を得るために利用される。画像レジストレーショ
ンには、航空写真のモザイクの組み立て、３次元モデル
建造物の立体画像処理、目標認識、医療診断、文書のマ
ルチパス読み取りや複写等、多くの用途がある。
トの２つの画像断片を整列させるプロセスであり、一般
に、いくつかの画像断片を整列させて、一つの大きな画
像全体を得るために利用される。画像レジストレーショ
ンには、航空写真のモザイクの組み立て、３次元モデル
建造物の立体画像処理、目標認識、医療診断、文書のマ
ルチパス読み取りや複写等、多くの用途がある。
【０００３】２つの画像相互のレジストレーションを手
作業で行うには、それら画像の重複する部分を整列させ
ればよい。これを行うために、人間は両方の画像を見
て、一方の画像の端近傍の特徴と他方の画像中の同じ特
徴を目で見つけ、それに従って２つの画像を整列させ
る。手作業によるレジストレーションは多くの欠点があ
るが、その一つが面倒で手間がかかることがある。
作業で行うには、それら画像の重複する部分を整列させ
ればよい。これを行うために、人間は両方の画像を見
て、一方の画像の端近傍の特徴と他方の画像中の同じ特
徴を目で見つけ、それに従って２つの画像を整列させ
る。手作業によるレジストレーションは多くの欠点があ
るが、その一つが面倒で手間がかかることがある。
【０００４】自動画像レジストレーションシステムは、
２つのデジタル化画像断片を入力として受け取り、一方
の画像断片のポイントを他方の画像断片中の対応ポイン
トへ写像する変換Ｔのパラメータを出力する。いくつか
の自動画像レジストレーション法が知られている。例え
ば、Ｌ.Ｇ.Ｂrown，”Ａ Ｓurvey of ＩmageＲegistrat
ion Ｔechniques，”ＡＣＭ Ｃomputing Ｓurveys 24,
4（Ｄecember１９９２），PP.３２５−３７６を参照さ
れたい。レジストレーション法の主要なものに、相関
法、ポイント・マッピング法、フーリエ法、エラスティ
ック・モデルベース・マッチング法がある。利用するレ
ジストレーション法は、一般に、具体的な用途、予期さ
れる変換のタイプ及びノイズに基づいて選ばれる。
２つのデジタル化画像断片を入力として受け取り、一方
の画像断片のポイントを他方の画像断片中の対応ポイン
トへ写像する変換Ｔのパラメータを出力する。いくつか
の自動画像レジストレーション法が知られている。例え
ば、Ｌ.Ｇ.Ｂrown，”Ａ Ｓurvey of ＩmageＲegistrat
ion Ｔechniques，”ＡＣＭ Ｃomputing Ｓurveys 24,
4（Ｄecember１９９２），PP.３２５−３７６を参照さ
れたい。レジストレーション法の主要なものに、相関
法、ポイント・マッピング法、フーリエ法、エラスティ
ック・モデルベース・マッチング法がある。利用するレ
ジストレーション法は、一般に、具体的な用途、予期さ
れる変換のタイプ及びノイズに基づいて選ばれる。
【０００５】２つの画像Ｉ1,Ｉ2 のレジストレーション
をする一従来方法は、次式で記述される正規化相互相関
と呼ぶ尺度を用いる。
をする一従来方法は、次式で記述される正規化相互相関
と呼ぶ尺度を用いる。
【０００６】
【数１】
【０００７】この正規化自己相関Ｃは、画像Ｉ1 を画像
Ｉ2 に対しｘ方向にｕだけ、ｙ方向にｖだけ移動させた
時に、２つの画像Ｉ1，Ｉ2 が相互に整合する度合を示
す尺度である。そのような移動の都度、２つの画像の積
が計算される。この正規化自己相関が最大値となるの
は、その２つの画像が、その一方が他方に精密に整合す
るように移動された時である。このような方法を用いる
文書画像レジストレーションアルゴリズムは正確な結果
を得ることができるが、それには正規化自己相関の計算
に相当な実行時間を必要とする。すなわち、各候補移動
毎に２次元画像間の積を計算しなければならない。さら
に、本方法は画像間の相対的な回転を考慮に入れない。
Ｉ2 に対しｘ方向にｕだけ、ｙ方向にｖだけ移動させた
時に、２つの画像Ｉ1，Ｉ2 が相互に整合する度合を示
す尺度である。そのような移動の都度、２つの画像の積
が計算される。この正規化自己相関が最大値となるの
は、その２つの画像が、その一方が他方に精密に整合す
るように移動された時である。このような方法を用いる
文書画像レジストレーションアルゴリズムは正確な結果
を得ることができるが、それには正規化自己相関の計算
に相当な実行時間を必要とする。すなわち、各候補移動
毎に２次元画像間の積を計算しなければならない。さら
に、本方法は画像間の相対的な回転を考慮に入れない。
【０００８】本方法は、相当な計算コストがかかること
に加え、特徴ポイントが計算される間、それら画像中の
少なくと１つの画像の全体をメモりに格納しておく必要
があるため、かなりのメモリコストもかかる。したがっ
て、畳み込みマスクによる局所的特徴ポイントを検出す
る必要がなく、かつ、一つの画像全体を格納するための
メモリを必要としないレジストレーション法の開発が望
まれる。
に加え、特徴ポイントが計算される間、それら画像中の
少なくと１つの画像の全体をメモりに格納しておく必要
があるため、かなりのメモリコストもかかる。したがっ
て、畳み込みマスクによる局所的特徴ポイントを検出す
る必要がなく、かつ、一つの画像全体を格納するための
メモリを必要としないレジストレーション法の開発が望
まれる。
【０００９】従来技術のある画像レジストレーションシ
ステムはハイブリッド（hybrid）アプローチを用いる。
例えば、米国特許出願第０８／５２７，８２６号（１９
９５年９月１３日受理）”Ｓimultaneous Ｒegistratio
n of Ｍultiple ＩmageＦragments”を参照されたい。
ハイブリッド・アプローチの場合、ユーザは、文書の複
数のスキャン画像を提示され、そしてドラッグ・アンド
・ドロップのインターフェイスを用い手作業で、おおま
かなレジストレーションを与える。次に、レジストレー
ションシステムは、整列はかなり正確であると仮定し
て、重なり合った画像断片を処理する。ユーザがおおま
かな整列を与える効果は、可能な変換の数を減らしてレ
ジストレーションを迅速化することである。しかし、こ
のハイブリッド・アプローチでも人手を介入させなけれ
ばならない。
ステムはハイブリッド（hybrid）アプローチを用いる。
例えば、米国特許出願第０８／５２７，８２６号（１９
９５年９月１３日受理）”Ｓimultaneous Ｒegistratio
n of Ｍultiple ＩmageＦragments”を参照されたい。
ハイブリッド・アプローチの場合、ユーザは、文書の複
数のスキャン画像を提示され、そしてドラッグ・アンド
・ドロップのインターフェイスを用い手作業で、おおま
かなレジストレーションを与える。次に、レジストレー
ションシステムは、整列はかなり正確であると仮定し
て、重なり合った画像断片を処理する。ユーザがおおま
かな整列を与える効果は、可能な変換の数を減らしてレ
ジストレーションを迅速化することである。しかし、こ
のハイブリッド・アプローチでも人手を介入させなけれ
ばならない。
【００１０】以上のことから、改良された自動画像レジ
ストレーションシステムが必要であることが分かる。
ストレーションシステムが必要であることが分かる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明の目的
は、処理に必要な計算量及びメモり量を大幅に削減可能
な改良された自動画像レジストレーション方法を提供す
ることである。本発明のもう一つの目的は、２値画像の
みならず多値画像にも適用できる改良された自動画像レ
ジストレーション方法を提供することにある。本発明の
他の目的は、処理に必要な計算量及びメモり量が少なく
てすむ文書の自動スキュー検出方法を提供することにあ
る。
は、処理に必要な計算量及びメモり量を大幅に削減可能
な改良された自動画像レジストレーション方法を提供す
ることである。本発明のもう一つの目的は、２値画像の
みならず多値画像にも適用できる改良された自動画像レ
ジストレーション方法を提供することにある。本発明の
他の目的は、処理に必要な計算量及びメモり量が少なく
てすむ文書の自動スキュー検出方法を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、剪断変
形画像部分を持つ２つの画像断片をレジストレーション
し、回転パラメータと第１及び第２の移動パラメータを
持つ変換を結果として得る画像レジストレーション方法
が提供される。ここで、該変換は回転と、第１及び第２
の軸に沿った２次元の移動を記述し、第１の画像断片に
適用された時に、第１の画像断片の剪断変形部分を第２
の画像断片の対応した剪断変形部分へ写像するものであ
る。この画像レジストレーションは、第１の画像断片を
表す第１の２次元２進数配列を入力するステップ、第２
の画像断片を表す第２の２次元２進数配列を入力するス
テップ、第１の２次元２進数配列の第１の軸に射影され
た第１の射影ヒストグラムを生成するステップ、第２の
２次元２進数配列の第２の軸に射影された第２の射影ヒ
ストグラムを生成するステップ、（ａ）試しの回転パラ
メータ及び試しの移動パラメータを第１の射影ヒストグ
ラムに適用して回転及びシフトされた射影ヒストグラム
を生成し、（ｂ）回転及びシフトされた射影ヒストグラ
ムを第２の射影ヒストグラムと比較することにより試し
回転パラメータ及び試し移動パラメータでの誤差距離を
求め、（ｃ）最小の誤差距離を持つ回転及びシフトされ
た射影ヒストグラムの回転パラメータ及び移動パラメー
タを変換の回転パラメータ及び第１の移動パラメータに
選ぶことによって、回転パラメータ及び第１の移動パラ
メータの最適値を決定するステップ、第１及び第２の画
像断片中の一方を固定画像断片に選び、他方を浮動画像
断片に選ぶステップ、回転パラメータ及び第１の移動パ
ラメータによって浮動画像断片を固定画像断片に対し変
換して中間画像断片を生成するステップ、及び、中間画
像断片を固定画像断片にレジストレーションして第２の
移動パラメータを求めるステップからなる。
形画像部分を持つ２つの画像断片をレジストレーション
し、回転パラメータと第１及び第２の移動パラメータを
持つ変換を結果として得る画像レジストレーション方法
が提供される。ここで、該変換は回転と、第１及び第２
の軸に沿った２次元の移動を記述し、第１の画像断片に
適用された時に、第１の画像断片の剪断変形部分を第２
の画像断片の対応した剪断変形部分へ写像するものであ
る。この画像レジストレーションは、第１の画像断片を
表す第１の２次元２進数配列を入力するステップ、第２
の画像断片を表す第２の２次元２進数配列を入力するス
テップ、第１の２次元２進数配列の第１の軸に射影され
た第１の射影ヒストグラムを生成するステップ、第２の
２次元２進数配列の第２の軸に射影された第２の射影ヒ
ストグラムを生成するステップ、（ａ）試しの回転パラ
メータ及び試しの移動パラメータを第１の射影ヒストグ
ラムに適用して回転及びシフトされた射影ヒストグラム
を生成し、（ｂ）回転及びシフトされた射影ヒストグラ
ムを第２の射影ヒストグラムと比較することにより試し
回転パラメータ及び試し移動パラメータでの誤差距離を
求め、（ｃ）最小の誤差距離を持つ回転及びシフトされ
た射影ヒストグラムの回転パラメータ及び移動パラメー
タを変換の回転パラメータ及び第１の移動パラメータに
選ぶことによって、回転パラメータ及び第１の移動パラ
メータの最適値を決定するステップ、第１及び第２の画
像断片中の一方を固定画像断片に選び、他方を浮動画像
断片に選ぶステップ、回転パラメータ及び第１の移動パ
ラメータによって浮動画像断片を固定画像断片に対し変
換して中間画像断片を生成するステップ、及び、中間画
像断片を固定画像断片にレジストレーションして第２の
移動パラメータを求めるステップからなる。
【００１３】この方法の一実施例によれば、第１の画像
断片より水平射影ヒストグラムが計算され、それが第２
の画像断片より計算された水平射影ヒストグラムと比較
される。この２つのヒストグラムを”整列する”まで操
作することにより、変換の回転（θ）パラメータと垂直
移動（ｙ）パラメータが求められる。これらの２つのパ
ラメータが分かったならば、画像断片を相互に水平方向
にスライドさせることによって、水平移動（ｘ）パラメ
ータは容易に算出される。一変形例では、垂直ヒストグ
ラムを用いて回転と水平移動が最初に求められる。操作
されるのはヒストグラムであって画像断片の全体ではな
いので、画像レジストレーションの実行のために必要な
計算量とメモリが非常に少なくてすむ。変換の回転角度
を求めるために画像を回転させるのではなく、”ヒスト
グラム回転”変換によりヒストグラムが変換される。画
像レジストレーションの用途が画像断片の大角度の相対
回転を予期しないようなものであれば、ヒストグラム回
転及び整列プロセスで十分である。画像断片が大きな角
度回転している、すなわち画像断片がヒストグラム回転
アプローチに従わない可能性がかなりある場合には、画
像レジストレーションシステムは、ヒストグラム回転変
換プロセスがロックに至ることができないときに、もっ
と強力な画像レジストレーション処理を行うバックアッ
ププロセスを含んでもよい。
断片より水平射影ヒストグラムが計算され、それが第２
の画像断片より計算された水平射影ヒストグラムと比較
される。この２つのヒストグラムを”整列する”まで操
作することにより、変換の回転（θ）パラメータと垂直
移動（ｙ）パラメータが求められる。これらの２つのパ
ラメータが分かったならば、画像断片を相互に水平方向
にスライドさせることによって、水平移動（ｘ）パラメ
ータは容易に算出される。一変形例では、垂直ヒストグ
ラムを用いて回転と水平移動が最初に求められる。操作
されるのはヒストグラムであって画像断片の全体ではな
いので、画像レジストレーションの実行のために必要な
計算量とメモリが非常に少なくてすむ。変換の回転角度
を求めるために画像を回転させるのではなく、”ヒスト
グラム回転”変換によりヒストグラムが変換される。画
像レジストレーションの用途が画像断片の大角度の相対
回転を予期しないようなものであれば、ヒストグラム回
転及び整列プロセスで十分である。画像断片が大きな角
度回転している、すなわち画像断片がヒストグラム回転
アプローチに従わない可能性がかなりある場合には、画
像レジストレーションシステムは、ヒストグラム回転変
換プロセスがロックに至ることができないときに、もっ
と強力な画像レジストレーション処理を行うバックアッ
ププロセスを含んでもよい。
【００１４】各行が一連のランレングスによって記述さ
れるランレングス符号化（ＲＬＥ）圧縮データを扱うシ
ステムにおいては、画像を完全に伸長することなく水平
ヒストグラムを生成できる。これは、ヒストグラムに含
めようとする画素色について、各ランレングス中の画素
の数をカウントすることによって達成される。普通、ヒ
ストグラムは行毎に黒画素の数をカウントする。
れるランレングス符号化（ＲＬＥ）圧縮データを扱うシ
ステムにおいては、画像を完全に伸長することなく水平
ヒストグラムを生成できる。これは、ヒストグラムに含
めようとする画素色について、各ランレングス中の画素
の数をカウントすることによって達成される。普通、ヒ
ストグラムは行毎に黒画素の数をカウントする。
【００１５】ヒストグラム回転は、２つ又はそれ以上の
画像断片を整列させるのに有効であるが、相当数の平行
したオブジェクト、例えば線図形や文字行からなる画像
のスキュー角度の測定にも有効である。本発明によれ
ば、ヒストグラム回転を利用したスキュー検出方法が提
供される。この方法にあっては、スキュー角度を測定す
るために、ヒストグラムを生成し、それをシャープネス
・ファクタ（sharpnessfactor）を最大にするように回
転させ、シャープネス・ファクタが最大となった回転後
ヒストグラムの角度がスキュー角度と推定される。
画像断片を整列させるのに有効であるが、相当数の平行
したオブジェクト、例えば線図形や文字行からなる画像
のスキュー角度の測定にも有効である。本発明によれ
ば、ヒストグラム回転を利用したスキュー検出方法が提
供される。この方法にあっては、スキュー角度を測定す
るために、ヒストグラムを生成し、それをシャープネス
・ファクタ（sharpnessfactor）を最大にするように回
転させ、シャープネス・ファクタが最大となった回転後
ヒストグラムの角度がスキュー角度と推定される。
【００１６】明細書の以下の部分及び添付図面を参照す
れば、本発明の性質及び利点はより明確になろう。
れば、本発明の性質及び利点はより明確になろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明を実現するための好適実施
例を説明するが、初めにいくつかの用語の定義を説明す
る。
例を説明するが、初めにいくつかの用語の定義を説明す
る。
【００１８】当該技術分野において周知のように、デジ
タル化画像は画素値の２次元配列によって表現できる。
２値画像は、２つの可能な画素値だけが表される画素配
列によって表現された画像である。２値画像中の各画素
値は、”０”又は”１”の値をとるとみなすことができ
る。２値画像が白黒画像の場合、”０”は白画素を、”
１”は黒画素を表すであろう。ここでは、そのような画
素値の組合せを用いて本発明を説明する。しかし、画素
の色は任意であり、例えば赤と青の画素からなる２値画
像を指すことさえあるかもしれない。画像断片は白の背
景に画像特徴（文字、線、ドットなど）が黒画素で描か
れた２値画像であると仮定し、説明する。
タル化画像は画素値の２次元配列によって表現できる。
２値画像は、２つの可能な画素値だけが表される画素配
列によって表現された画像である。２値画像中の各画素
値は、”０”又は”１”の値をとるとみなすことができ
る。２値画像が白黒画像の場合、”０”は白画素を、”
１”は黒画素を表すであろう。ここでは、そのような画
素値の組合せを用いて本発明を説明する。しかし、画素
の色は任意であり、例えば赤と青の画素からなる２値画
像を指すことさえあるかもしれない。画像断片は白の背
景に画像特徴（文字、線、ドットなど）が黒画素で描か
れた２値画像であると仮定し、説明する。
【００１９】本発明は、画素が３つ以上の値からなる集
合中の１つの値をとることができるような多値画像、例
えば２４ビット・カラー画像にも有効である。多値画像
は同じ大きさの２値画像に比べ様々な処理段階でより多
くの計算を必要とするであろうから、多値画像より２値
画像を生成し、多値画像はセーブしておき、代わりに２
値画像を操作するのがしばしば望ましい。その後、２値
画像のレジストレーションを利用して、セーブしておい
た多値画像のレジストレーションをすることができる。
したがって、２値画像に関して本発明を説明しても一般
性を損なうことはない。
合中の１つの値をとることができるような多値画像、例
えば２４ビット・カラー画像にも有効である。多値画像
は同じ大きさの２値画像に比べ様々な処理段階でより多
くの計算を必要とするであろうから、多値画像より２値
画像を生成し、多値画像はセーブしておき、代わりに２
値画像を操作するのがしばしば望ましい。その後、２値
画像のレジストレーションを利用して、セーブしておい
た多値画像のレジストレーションをすることができる。
したがって、２値画像に関して本発明を説明しても一般
性を損なうことはない。
【００２０】画像レジストレーションは、２つの画像断
片が重複している場合すなわち共通の特徴を持っている
場合に、それらを整列させるプロセスである。例えば、
ある都市を完全に表すための複数ページ（画像断片）を
有する地図帳は、各地図ページを隣り合った地図ページ
と重複させているであろう。その都市のより大きな切れ
目のない１枚の地図が必要とされる場合、そのような地
図は、画像レジストレーションプロセスで隣接画像ペー
ジの共通した重複部分を利用して隣接地図ページを整列
させることによって、作ることが出来るだろう。ここに
用いられるように、”フル”画像とは、画像断片をレジ
ストレーションして組み立てることによって得られる画
像を指す。十分に大きな重複領域が与えられることを一
般に想定しているが、最小の重複（３００ドット／イン
チで１インチ以下）が与えられる場合にも本発明は有効
に作用する。
片が重複している場合すなわち共通の特徴を持っている
場合に、それらを整列させるプロセスである。例えば、
ある都市を完全に表すための複数ページ（画像断片）を
有する地図帳は、各地図ページを隣り合った地図ページ
と重複させているであろう。その都市のより大きな切れ
目のない１枚の地図が必要とされる場合、そのような地
図は、画像レジストレーションプロセスで隣接画像ペー
ジの共通した重複部分を利用して隣接地図ページを整列
させることによって、作ることが出来るだろう。ここに
用いられるように、”フル”画像とは、画像断片をレジ
ストレーションして組み立てることによって得られる画
像を指す。十分に大きな重複領域が与えられることを一
般に想定しているが、最小の重複（３００ドット／イン
チで１インチ以下）が与えられる場合にも本発明は有効
に作用する。
【００２１】画像断片は、フル画像を載せるのが非現実
的な地図帳に用いられる。画像断片が撮影されるアパー
チャよりフル画像が大きい場合、例えば、大きな図面を
何回かに分けて写真複写する必要がある時、あるいは、
景色の写真撮影をしたいが多数の重複した航空写真が必
要な場合にも、画像断片が使用される。言うまでもな
く、画像断片が重複していさえすれば、つまり、画像断
片が一方の画像から他方の画像へレジストレーションす
ることができる識別可能な特徴を持つ共通部分を有する
限り、画像断片がどのようにして作られたかに関係な
く、画像レジストレーションは有効に働く。
的な地図帳に用いられる。画像断片が撮影されるアパー
チャよりフル画像が大きい場合、例えば、大きな図面を
何回かに分けて写真複写する必要がある時、あるいは、
景色の写真撮影をしたいが多数の重複した航空写真が必
要な場合にも、画像断片が使用される。言うまでもな
く、画像断片が重複していさえすれば、つまり、画像断
片が一方の画像から他方の画像へレジストレーションす
ることができる識別可能な特徴を持つ共通部分を有する
限り、画像断片がどのようにして作られたかに関係な
く、画像レジストレーションは有効に働く。
【００２２】３つ以上の画像断片を同時にレジストレー
ションすることもできるが、本明細書を読めば、３つ以
上の画像断片のレジストレーションは逐次的に行うこと
ができること、すなわち、第１の画像断片を第２の画像
断片にレジストレーションして、より大きな中間画像断
片とし、この中間画像断片に第３の画像断片をレジスト
レーションし、というようにして可能であることが明ら
かになろう。簡明にするため、以下において、２つの画
像断片のレジストレーションに適用する場合についての
み本発明を説明する。
ションすることもできるが、本明細書を読めば、３つ以
上の画像断片のレジストレーションは逐次的に行うこと
ができること、すなわち、第１の画像断片を第２の画像
断片にレジストレーションして、より大きな中間画像断
片とし、この中間画像断片に第３の画像断片をレジスト
レーションし、というようにして可能であることが明ら
かになろう。簡明にするため、以下において、２つの画
像断片のレジストレーションに適用する場合についての
み本発明を説明する。
【００２３】実際的には、画像断片は座標空間に、より
正確には座標平面に配置される。一般に、座標平面上の
各画像断片の位置は、画像がどのように作成されるかに
よって決まる。例えば、２つの画像断片がコピアのスキ
ャン画像であり、８．５"×１１"のアパーチャにより６
００ｄｐｉで読み取られ５１００画素×６６００画素の
画素配列となる場合には、第１の画像断片の左上コーナ
ーの位置は（０，０）、第２の画像断片の左上コーナー
の位置は（５１００，０）となるであろう。それら２つ
の画像断片に画像レジストレーションプロセスを適用し
た結果は、それら画像断片を整列させるために座標平面
上で第２の画像断片を第１の画像断片に対してどれだけ
動かすべきかを記述する式でもよいし、２つの画像断片
の継ぎ目のない結合をあらわす一つのより大きな画像で
もよい。結果が式であれば、第２の画像断片を第１の画
像断片に接合させるための変換は単純なプロセスであ
る。
正確には座標平面に配置される。一般に、座標平面上の
各画像断片の位置は、画像がどのように作成されるかに
よって決まる。例えば、２つの画像断片がコピアのスキ
ャン画像であり、８．５"×１１"のアパーチャにより６
００ｄｐｉで読み取られ５１００画素×６６００画素の
画素配列となる場合には、第１の画像断片の左上コーナ
ーの位置は（０，０）、第２の画像断片の左上コーナー
の位置は（５１００，０）となるであろう。それら２つ
の画像断片に画像レジストレーションプロセスを適用し
た結果は、それら画像断片を整列させるために座標平面
上で第２の画像断片を第１の画像断片に対してどれだけ
動かすべきかを記述する式でもよいし、２つの画像断片
の継ぎ目のない結合をあらわす一つのより大きな画像で
もよい。結果が式であれば、第２の画像断片を第１の画
像断片に接合させるための変換は単純なプロセスであ
る。
【００２４】この第２画像断片を整列させる式は、本明
細書では変換Ｔと呼ぶ。第２の画像断片を移動させて第
１の画像断片に整合させるようにしたのは、たまたまそ
のように選んだのであり、それと逆の変換なら、第１の
画像断片が第２の画像断片と整列するように移動させら
れることは明白であろう。その区別が本発明の説明に関
係がある場合には、移動させられる画像断片を”浮動”
画像断片と呼び、他方の画像断片を”固定”画像断片と
呼ぶ。最も一般的なケースでは、変換Ｔは回転、２方向
の移動（Ｘ，Ｙ）、２方向の変倍（Ｓｘ，Ｓｙ）、及び
２方向の剪断変形（Ｓｈｘ，Ｓｈｙ）からなる。典型的
な用途では、スキャン画像はすべて同一平面に作られる
ため、変倍は１：１であり、剪断変形は存在せず、した
がって変換をＴ（θ，ｘ，ｙ）で表現すれば十分であ
る。
細書では変換Ｔと呼ぶ。第２の画像断片を移動させて第
１の画像断片に整合させるようにしたのは、たまたまそ
のように選んだのであり、それと逆の変換なら、第１の
画像断片が第２の画像断片と整列するように移動させら
れることは明白であろう。その区別が本発明の説明に関
係がある場合には、移動させられる画像断片を”浮動”
画像断片と呼び、他方の画像断片を”固定”画像断片と
呼ぶ。最も一般的なケースでは、変換Ｔは回転、２方向
の移動（Ｘ，Ｙ）、２方向の変倍（Ｓｘ，Ｓｙ）、及び
２方向の剪断変形（Ｓｈｘ，Ｓｈｙ）からなる。典型的
な用途では、スキャン画像はすべて同一平面に作られる
ため、変倍は１：１であり、剪断変形は存在せず、した
がって変換をＴ（θ，ｘ，ｙ）で表現すれば十分であ
る。
【００２５】ここで、座標平面上の座標はＸ軸座標及び
Ｙ軸座標により記述される。簡単にするため、Ｘ方向及
びＹ方向の座標は画素の単位で計量されるが、変換は整
数個の画素である必要はない。浮動画像断片が非整数個
の画素の変換により変換される場合には、画素は整数座
標にしか出現できないという事実があるので、エイリア
シング(aliasing)等の周知の近似手法が用いられる。
Ｙ軸座標により記述される。簡単にするため、Ｘ方向及
びＹ方向の座標は画素の単位で計量されるが、変換は整
数個の画素である必要はない。浮動画像断片が非整数個
の画素の変換により変換される場合には、画素は整数座
標にしか出現できないという事実があるので、エイリア
シング(aliasing)等の周知の近似手法が用いられる。
【００２６】以上の条件であるならば、画像レジストレ
ーションの課題は、ある座標平面上で２つの画像断片を
調べ、その画像平面上でその２つの画像断片の整列をも
たらす変換パラメータθ，ｘ，ｙを求めることである。
ーションの課題は、ある座標平面上で２つの画像断片を
調べ、その画像平面上でその２つの画像断片の整列をも
たらす変換パラメータθ，ｘ，ｙを求めることである。
【００２７】図１は、ヒストグラム回転のプロセスと、
それが本発明でどのように利用されるかを説明するもの
である。２つの画像断片１０(1)，１０(2)が示されてい
る。この２つの画像断片は同一の画像断片であるが、そ
れぞれ相対的に２度だけ回転しており、また、図示のよ
うに平行移動している点が相違する。それぞれの画像断
片が水平軸に射影されてもよい。図式的には、ヒストグ
ラムは、画像のすべての黒画素を、他の黒画素とオーバ
ーラップさせないで、つまり列位置を変えずに、画像の
ボトムまでスライドさせたものに相当する。画像断片１
０(1)，１０(2)の射影をとることによりヒストグラム１
２(1)，１２(2)がそれぞれ得られる。図４に関連して説
明する如く、ヒストグラム１２(1)の２度の”回転”に
より、回転ヒストグラム１２(1)’が得られる。回転ヒ
ストグラム１２(1)’をヒストグラム１２(2)と比較する
ことにより、２度が画像断片１０(1)，１０(2)相互の正
確な回転量であるか判定する。
それが本発明でどのように利用されるかを説明するもの
である。２つの画像断片１０(1)，１０(2)が示されてい
る。この２つの画像断片は同一の画像断片であるが、そ
れぞれ相対的に２度だけ回転しており、また、図示のよ
うに平行移動している点が相違する。それぞれの画像断
片が水平軸に射影されてもよい。図式的には、ヒストグ
ラムは、画像のすべての黒画素を、他の黒画素とオーバ
ーラップさせないで、つまり列位置を変えずに、画像の
ボトムまでスライドさせたものに相当する。画像断片１
０(1)，１０(2)の射影をとることによりヒストグラム１
２(1)，１２(2)がそれぞれ得られる。図４に関連して説
明する如く、ヒストグラム１２(1)の２度の”回転”に
より、回転ヒストグラム１２(1)’が得られる。回転ヒ
ストグラム１２(1)’をヒストグラム１２(2)と比較する
ことにより、２度が画像断片１０(1)，１０(2)相互の正
確な回転量であるか判定する。
【００２８】図２に、本発明による画像レジストレーシ
ョンの方法が示されている。図２において、ステップは
それぞれ符号（Ｓ１，Ｓ２等々）が付けられており、ス
テップは特に指示されない限り符号順に実行される。ス
テップＳ１で、２つの圧縮画像断片ＩＦ１，ＩＦ２が読
み込まれる。ＩＦ１は任意に固定画像断片に選ばれ、Ｉ
Ｆ２は任意に浮動画像断片に選ばれる。
ョンの方法が示されている。図２において、ステップは
それぞれ符号（Ｓ１，Ｓ２等々）が付けられており、ス
テップは特に指示されない限り符号順に実行される。ス
テップＳ１で、２つの圧縮画像断片ＩＦ１，ＩＦ２が読
み込まれる。ＩＦ１は任意に固定画像断片に選ばれ、Ｉ
Ｆ２は任意に浮動画像断片に選ばれる。
【００２９】ステップＳ２において、ＩＦ１の水平ヒス
トグラムＨ１とＩＦ２の水平ヒストグラムＨ２が生成さ
れる。２次元の２値画像配列の水平ヒストグラムは、２
値画像の各画素行に対し１つのエントリーを持つ、２値
画像配列の画素数を示す値の１次元配列にすぎずない。
このヒストグラムを黒画素に関するヒストグラムである
とすれば、ヒストグラム配列の第ｉエントリーは２値画
像の第ｉ行中の黒画素数である。垂直ヒストグラムも同
様に生成されるが、その画素数が各列中の画素数である
点が異なる。
トグラムＨ１とＩＦ２の水平ヒストグラムＨ２が生成さ
れる。２次元の２値画像配列の水平ヒストグラムは、２
値画像の各画素行に対し１つのエントリーを持つ、２値
画像配列の画素数を示す値の１次元配列にすぎずない。
このヒストグラムを黒画素に関するヒストグラムである
とすれば、ヒストグラム配列の第ｉエントリーは２値画
像の第ｉ行中の黒画素数である。垂直ヒストグラムも同
様に生成されるが、その画素数が各列中の画素数である
点が異なる。
【００３０】画像断片がランレングス符号化により圧縮
されている場合には、ヒストグラムを生成するする必要
はない。その理由を具体例によって説明する。画像断片
が１６列幅で、ある行が”0100111110010000”という画
素を持っているとする。その圧縮画像では、当該行は”
０１１２５２１４４”というように表現されるであろ
う。ここで、最初の数字は当該行の最初の画素の色を示
し、それ以降の数字はすべて当該行の各ランの画素数を
示す。その圧縮前の行から、当該行は７個の黒”１”画
素を持つことがすぐ分かる。ヒストグラムの当該行に対
応するエントリーの場合、圧縮表現”01125214”さえ分
かれば、２番目の”１”より初めて１つ置きに数字を加
算することにより黒画素の数が求まり（最初の”０”は
最初の”１”が１個の白画素からなるランであることを
意味する）、その結果は１＋５＋１つまり７となる。
されている場合には、ヒストグラムを生成するする必要
はない。その理由を具体例によって説明する。画像断片
が１６列幅で、ある行が”0100111110010000”という画
素を持っているとする。その圧縮画像では、当該行は”
０１１２５２１４４”というように表現されるであろ
う。ここで、最初の数字は当該行の最初の画素の色を示
し、それ以降の数字はすべて当該行の各ランの画素数を
示す。その圧縮前の行から、当該行は７個の黒”１”画
素を持つことがすぐ分かる。ヒストグラムの当該行に対
応するエントリーの場合、圧縮表現”01125214”さえ分
かれば、２番目の”１”より初めて１つ置きに数字を加
算することにより黒画素の数が求まり（最初の”０”は
最初の”１”が１個の白画素からなるランであることを
意味する）、その結果は１＋５＋１つまり７となる。
【００３１】ステップＳ３において、変換パラメータθ
i，ｙi に関し初期推定が行われる。このステップで、
（θi,ｙi）ペアのサーチ空間も決定してもよいであろ
う。論理的には、誤差距離を保持するため２次元配列Ｅ
Ｄ[][]がセットアップされるが、その内容については後
述する。
i，ｙi に関し初期推定が行われる。このステップで、
（θi,ｙi）ペアのサーチ空間も決定してもよいであろ
う。論理的には、誤差距離を保持するため２次元配列Ｅ
Ｄ[][]がセットアップされるが、その内容については後
述する。
【００３２】ステップＳ４において、Ｈ２がθi だけ”
回転”させられ、回転ヒストグラムが生成される。ヒス
トグラムを回転させる方法は、図４に関連して後述する
が、角度θi 回転されたＩＦ２の回転からヒストグラム
生成をシミュレートする方法である。
回転”させられ、回転ヒストグラムが生成される。ヒス
トグラムを回転させる方法は、図４に関連して後述する
が、角度θi 回転されたＩＦ２の回転からヒストグラム
生成をシミュレートする方法である。
【００３３】ステップＳ５において、Ｈ２がｙi だけシ
フトされる。好ましくは、サーチ空間内のｙの値は、ｙ
i を含め、整数であるので、Ｈ２を平行移動させること
は、初期インデックスをＨ２のための値を格納している
１次元配列に変換するのと同じくらい簡単である。しか
し、非整数をｙi として用いてもよい。Ｈ２が（ｙi＋
ａ）だけシフトされると、Ｈ２の特定のセルはその値を
（１−ａ）ｙi＋ａｙi（ただし０＜ａ＜１）より取得す
る。
フトされる。好ましくは、サーチ空間内のｙの値は、ｙ
i を含め、整数であるので、Ｈ２を平行移動させること
は、初期インデックスをＨ２のための値を格納している
１次元配列に変換するのと同じくらい簡単である。しか
し、非整数をｙi として用いてもよい。Ｈ２が（ｙi＋
ａ）だけシフトされると、Ｈ２の特定のセルはその値を
（１−ａ）ｙi＋ａｙi（ただし０＜ａ＜１）より取得す
る。
【００３４】ステップＳ６において、Ｈ２がＨ１と比較
され、誤差距離が計算される。様々な誤差距離のどれを
用いてもよい。一実施例では、誤差距離はＨ２とＨ１の
対応行間のヒストグラム値の差の２乗和である。これは
次式で表される。
され、誤差距離が計算される。様々な誤差距離のどれを
用いてもよい。一実施例では、誤差距離はＨ２とＨ１の
対応行間のヒストグラム値の差の２乗和である。これは
次式で表される。
【００３５】
【数２】
【００３６】ここで、Ｌは（画像断片並びにヒストグラ
ム配列の）行数である。簡単にするため、画像断片ＩＦ
１，ＩＦ２それぞれの行数は同じであると仮定する。行
数が異なる場合、Ｈ１，Ｈ２が同数のエントリーつまり
Ｌ個のエントリーを持つように、レジストレーションプ
ロセスの間、行が便宜無視される。例えば、（２）式の
指数を２以外の数に置き換えた式など、他の誤差式を用
いてもよい。
ム配列の）行数である。簡単にするため、画像断片ＩＦ
１，ＩＦ２それぞれの行数は同じであると仮定する。行
数が異なる場合、Ｈ１，Ｈ２が同数のエントリーつまり
Ｌ個のエントリーを持つように、レジストレーションプ
ロセスの間、行が便宜無視される。例えば、（２）式の
指数を２以外の数に置き換えた式など、他の誤差式を用
いてもよい。
【００３７】誤差距離が計算されたならば、それは配列
ＥＤのＥＤ[θi][ｙi]で指定される位置に格納される。
ステップＳ７において次の（θ，ｙ）ペアが取得され、
各（θ，ｙ）ペアについて誤差距離が計算されるまでは
プロセスはステップＳ４へループバックする。
ＥＤのＥＤ[θi][ｙi]で指定される位置に格納される。
ステップＳ７において次の（θ，ｙ）ペアが取得され、
各（θ，ｙ）ペアについて誤差距離が計算されるまでは
プロセスはステップＳ４へループバックする。
【００３８】すべての誤差距離が計算されたならば、画
像レジストレーションプロセスはステップＳ８に進み、
配列ＥＤより最小の誤差値が見つけられる。そして、そ
の最小誤差値の配列インデックスである（θ，ｙ）ペア
が、変換Ｔの回転パラメータ及び垂直移動パラメータと
して利用される。あるいは、最初の誤差距離測定セット
の結果を利用して遂行すべき（θ，ｙ）ペアを選べば、
サーチプロセスはより迅速に終わるかもしれない。
像レジストレーションプロセスはステップＳ８に進み、
配列ＥＤより最小の誤差値が見つけられる。そして、そ
の最小誤差値の配列インデックスである（θ，ｙ）ペア
が、変換Ｔの回転パラメータ及び垂直移動パラメータと
して利用される。あるいは、最初の誤差距離測定セット
の結果を利用して遂行すべき（θ，ｙ）ペアを選べば、
サーチプロセスはより迅速に終わるかもしれない。
【００３９】いずれの方法によるにしても、最小誤差距
離のインデックスが見つかった後、画像レジストレーシ
ョンプロセスは先に進む。複数の誤差距離値が最小値に
近い場合、２つ以上の候補（θ，ｙ）ペアを後続のステ
ップへ持ち越し、もっと先のあるステップで最適な１つ
に絞り込んでもよい。ここで説明しているプロセスで
は、当該ステップにおいて最適な（θ，ｙ）ペアが１つ
だけ選ばれたとする。
離のインデックスが見つかった後、画像レジストレーシ
ョンプロセスは先に進む。複数の誤差距離値が最小値に
近い場合、２つ以上の候補（θ，ｙ）ペアを後続のステ
ップへ持ち越し、もっと先のあるステップで最適な１つ
に絞り込んでもよい。ここで説明しているプロセスで
は、当該ステップにおいて最適な（θ，ｙ）ペアが１つ
だけ選ばれたとする。
【００４０】ステップＳ９で、後述のように画像レジス
トレーションの”ロック”（lock）の判定が行われる。
ロックが検出されたならば、プロセスはステップＳ１０
に進み、ＩＦ２が部分変換Ｔp＝Ｔ（θ，０，ｙ）によ
って変換されて、ステップＳ８で決定されたパラメータ
から新たな画像断片ＩＦ２' を生成する。
トレーションの”ロック”（lock）の判定が行われる。
ロックが検出されたならば、プロセスはステップＳ１０
に進み、ＩＦ２が部分変換Ｔp＝Ｔ（θ，０，ｙ）によ
って変換されて、ステップＳ８で決定されたパラメータ
から新たな画像断片ＩＦ２' を生成する。
【００４１】ステップＳ１１において、画像断片ＩＦ
１，ＩＦ２' に対する垂直ヒストグラムＶ１，Ｖ２がそ
れぞれ生成され、そしてステップＳ１２において、水平
移動パラメータｘの最適値を決定するため垂直ヒストグ
ラムＶ１，Ｖ２が相対的にシフトされる。ここでの説明
から明らかなように、同じ目的のために、ＩＦ２をＩＦ
２' に変換する代わりに、ＩＦ１をＴp により変換して
ＩＦ１' を生成してもよい。
１，ＩＦ２' に対する垂直ヒストグラムＶ１，Ｖ２がそ
れぞれ生成され、そしてステップＳ１２において、水平
移動パラメータｘの最適値を決定するため垂直ヒストグ
ラムＶ１，Ｖ２が相対的にシフトされる。ここでの説明
から明らかなように、同じ目的のために、ＩＦ２をＩＦ
２' に変換する代わりに、ＩＦ１をＴp により変換して
ＩＦ１' を生成してもよい。
【００４２】ステップＳ１３において、画像レジストレ
ーションプロセスは、ＩＦ２をＩＦ１と整列するように
変換するであろうθ，ｘ，ｙの決定値を出力する。明ら
かなように、ＩＦ１とＩＦ２は交換可能であり、パラメ
ータの符号が矛盾しないかぎり、どちらの画像断片を選
んで変換してもよい。
ーションプロセスは、ＩＦ２をＩＦ１と整列するように
変換するであろうθ，ｘ，ｙの決定値を出力する。明ら
かなように、ＩＦ１とＩＦ２は交換可能であり、パラメ
ータの符号が矛盾しないかぎり、どちらの画像断片を選
んで変換してもよい。
【００４３】変換パラメータが出力されたならば、図２
に示されていない若干の後続ステップを実行することが
できる。例えば、画像レジストレーションプロセスがマ
ルチパス（multi-pass）コピアに関連して実行される場
合、記憶された複数の画像断片を操作して単一のレジス
トレーション後画像として印刷することができる。この
単一のレジストレーション後画像は文字認識プロセスの
ための入力データとして用いられるかもしれない。ここ
に開示した内容を具体的な用途に適用することにより、
変換パラメータ及び画像断片の他の用途が明らかになろ
う。
に示されていない若干の後続ステップを実行することが
できる。例えば、画像レジストレーションプロセスがマ
ルチパス（multi-pass）コピアに関連して実行される場
合、記憶された複数の画像断片を操作して単一のレジス
トレーション後画像として印刷することができる。この
単一のレジストレーション後画像は文字認識プロセスの
ための入力データとして用いられるかもしれない。ここ
に開示した内容を具体的な用途に適用することにより、
変換パラメータ及び画像断片の他の用途が明らかになろ
う。
【００４４】ある種の用途では、画像断片はステップＳ
８で起こるロックに非常に従順である。ロックが起こる
のは、画像断片の正確なレジストレーション位置に近い
インデックスが見つかった時である。ロックは最小誤差
距離を閾値と比較することによって検出され、この場
合、最小誤差距離が閾値より小さい時にロックが起こっ
たとみなされる。黒画素がカラムを横切って非常に不均
一に分布する異形のアンバランスな図形は、ロックしに
くいかもしれない。そのような画像断片がよく出現する
場合には、本発明のハイブリッド型実施例が有効かもし
れない。このようなハイブリッド型実施例では、ステッ
プＳ９で画像断片のロックが判定され、ロックが全く検
出されないときには、ステップＳ１４で画像断片ＩＦ
１，ＩＦ２に対し在来の画像レジストレーションが実行
される。ステップＳ１４の結果、３つの変換パラメータ
がすべて分かるので、プロセスはステップＳ１３に進
み、それらパラメータが出力される。
８で起こるロックに非常に従順である。ロックが起こる
のは、画像断片の正確なレジストレーション位置に近い
インデックスが見つかった時である。ロックは最小誤差
距離を閾値と比較することによって検出され、この場
合、最小誤差距離が閾値より小さい時にロックが起こっ
たとみなされる。黒画素がカラムを横切って非常に不均
一に分布する異形のアンバランスな図形は、ロックしに
くいかもしれない。そのような画像断片がよく出現する
場合には、本発明のハイブリッド型実施例が有効かもし
れない。このようなハイブリッド型実施例では、ステッ
プＳ９で画像断片のロックが判定され、ロックが全く検
出されないときには、ステップＳ１４で画像断片ＩＦ
１，ＩＦ２に対し在来の画像レジストレーションが実行
される。ステップＳ１４の結果、３つの変換パラメータ
がすべて分かるので、プロセスはステップＳ１３に進
み、それらパラメータが出力される。
【００４５】本発明による画像レジストレーションのプ
ロセスを全般的に説明した。ここで図３を参照し、画像
レジストレーションを実行するための装置を示し説明す
る。ここに示す装置は、レジストレーション・プロセッ
サ２０と画像アライナー（aligner）２２からなる。２
つの画像断片２４(1)，２４(2)がレジストレーション・
プロセッサ２０に対する入力として示されており、これ
ら画像断片は一般的に２次元画素値配列２５(1)，２５
(2)として記憶されている。これらの画像断片２４は、
それより大きな画像２６の断片であり、スキャナ２８又
はデジタルカメラ３０により画像２６を複数回スキャン
した結果かもしれない。様々なエレメント間の信号の相
互接続も図３に示されているが、それについては装置の
動作によって説明する。
ロセスを全般的に説明した。ここで図３を参照し、画像
レジストレーションを実行するための装置を示し説明す
る。ここに示す装置は、レジストレーション・プロセッ
サ２０と画像アライナー（aligner）２２からなる。２
つの画像断片２４(1)，２４(2)がレジストレーション・
プロセッサ２０に対する入力として示されており、これ
ら画像断片は一般的に２次元画素値配列２５(1)，２５
(2)として記憶されている。これらの画像断片２４は、
それより大きな画像２６の断片であり、スキャナ２８又
はデジタルカメラ３０により画像２６を複数回スキャン
した結果かもしれない。様々なエレメント間の信号の相
互接続も図３に示されているが、それについては装置の
動作によって説明する。
【００４６】図３に示された動作は次の通りである。画
像２６を４回スキャンして画像断片２４(1)〜２４(4)を
得る。そして、レジストレーション・プロセッサ２０と
画像アライナー２２を利用して、それら画像断片中の２
つの画像断片２４(1)，２４(2)を結合して、それより大
きな１つの画像２４' とする。この画像２４' を次にフ
ィードバックして、画像断片２４(3)，２４(4)のような
他の画像と結合させることができる。
像２６を４回スキャンして画像断片２４(1)〜２４(4)を
得る。そして、レジストレーション・プロセッサ２０と
画像アライナー２２を利用して、それら画像断片中の２
つの画像断片２４(1)，２４(2)を結合して、それより大
きな１つの画像２４' とする。この画像２４' を次にフ
ィードバックして、画像断片２４(3)，２４(4)のような
他の画像と結合させることができる。
【００４７】２つの画像断片は、レジストレーション・
プロセッサ２０に入力されるとともに、画像アライナー
２２にも入力される。レジストレーション・プロセッサ
２０は、その入力に基づいて、４つの信号を、典型的に
はデジタル値として出力する。これらの４つの信号は、
ブーリアン妥当性信号（Ｖ）と、回転パラメータ
（θ）、垂直移動パラメータ（ｙ）、水平移動パラメー
タ（ｘ）である。この４つの信号はほぼ、図２に示した
画像整列プロセスに関連して説明したように生成される
が、妥当性信号ＶはステップＳ９（図２参照）でロック
が検出されたか否かを示す。これらの信号は画像アライ
ナー２２に出力され、画像アライナー２２はそれらの信
号を利用して画像断片２４(1)，２４(2)から画像断片２
４' を生成する。妥当性信号Ｖがロックが検出されなか
ったことを指示するときには、画像アライナー２２は在
来の画像レジストレーションプロセスを実行して画像断
片２４'を生成する。
プロセッサ２０に入力されるとともに、画像アライナー
２２にも入力される。レジストレーション・プロセッサ
２０は、その入力に基づいて、４つの信号を、典型的に
はデジタル値として出力する。これらの４つの信号は、
ブーリアン妥当性信号（Ｖ）と、回転パラメータ
（θ）、垂直移動パラメータ（ｙ）、水平移動パラメー
タ（ｘ）である。この４つの信号はほぼ、図２に示した
画像整列プロセスに関連して説明したように生成される
が、妥当性信号ＶはステップＳ９（図２参照）でロック
が検出されたか否かを示す。これらの信号は画像アライ
ナー２２に出力され、画像アライナー２２はそれらの信
号を利用して画像断片２４(1)，２４(2)から画像断片２
４' を生成する。妥当性信号Ｖがロックが検出されなか
ったことを指示するときには、画像アライナー２２は在
来の画像レジストレーションプロセスを実行して画像断
片２４'を生成する。
【００４８】望むならば、画像断片２４' を別の画像断
片とともにレジストレーション・プロセッサ２０に対す
る入力として利用して、より大きな画像断片を生成し、
最終的に、すべての画像断片をレジストレーションして
画像２６を再現することができる。
片とともにレジストレーション・プロセッサ２０に対す
る入力として利用して、より大きな画像断片を生成し、
最終的に、すべての画像断片をレジストレーションして
画像２６を再現することができる。
【００４９】レジストレーション・プロセッサ２０及び
画像アライナー２２として利用されるハードウエアは、
それらの機能に拘束されない。レジストレーション・プ
ロセッサ２０及び画像アライナー２２は、専用のハード
ウエア、すなわち特別に設計された集積回路チップまた
はチップの集合によって実現してもよいし、あるいは、
完全にソフトウエアによって、すなわち、ここに述べた
ことに従ってプログラムされた一般的なデジタルコンピ
ュータによって実現してもよい。
画像アライナー２２として利用されるハードウエアは、
それらの機能に拘束されない。レジストレーション・プ
ロセッサ２０及び画像アライナー２２は、専用のハード
ウエア、すなわち特別に設計された集積回路チップまた
はチップの集合によって実現してもよいし、あるいは、
完全にソフトウエアによって、すなわち、ここに述べた
ことに従ってプログラムされた一般的なデジタルコンピ
ュータによって実現してもよい。
【００５０】図４は、ヒストグラムを回転させるプロセ
スを説明するものである。図４（ａ）は１つの行だけが
黒画素を含んでいる画像のヒストグラムを表している。
この画像は、図示しないが、最上部の行１から最下部の
行ＬまでのＬ個の行がある。黒画素を有する１つの行は
行Ｒであり、これはＮ個の黒画素を持っているのでヒス
トグラムのビンＲは値Ｎを持ち、その他のビンはすべて
０である。図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）のヒス
トグラムを回転させるということは、そのヒストグラム
の行Ｒ中のＮ画素をＷ＊ｔａｎ（θ）の範囲に分散させ
るプロセスにすぎない。ここで、Ｗは画像の幅である。
明らかな如く、Ｎ個の黒画素が行Ｒ内に均等に分布して
いるならば、結果として得られる回転ヒストグラムは、
画像を同じ角度回転し回転後の画像からヒストグラムを
求めた場合に得られるであろうヒストグラムと同じもの
である。ヒストグラムのビンに非整数値が許されるとき
には、Ｎ個の画素をビンＲとＲ−Ｗ＊ｔａｎ（θ）に最
も近いビンの間のビンに均等に配分すればよい。非整数
値が許されないときには、それら画素を可能な限り均等
に分配すればよい。
スを説明するものである。図４（ａ）は１つの行だけが
黒画素を含んでいる画像のヒストグラムを表している。
この画像は、図示しないが、最上部の行１から最下部の
行ＬまでのＬ個の行がある。黒画素を有する１つの行は
行Ｒであり、これはＮ個の黒画素を持っているのでヒス
トグラムのビンＲは値Ｎを持ち、その他のビンはすべて
０である。図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）のヒス
トグラムを回転させるということは、そのヒストグラム
の行Ｒ中のＮ画素をＷ＊ｔａｎ（θ）の範囲に分散させ
るプロセスにすぎない。ここで、Ｗは画像の幅である。
明らかな如く、Ｎ個の黒画素が行Ｒ内に均等に分布して
いるならば、結果として得られる回転ヒストグラムは、
画像を同じ角度回転し回転後の画像からヒストグラムを
求めた場合に得られるであろうヒストグラムと同じもの
である。ヒストグラムのビンに非整数値が許されるとき
には、Ｎ個の画素をビンＲとＲ−Ｗ＊ｔａｎ（θ）に最
も近いビンの間のビンに均等に配分すればよい。非整数
値が許されないときには、それら画素を可能な限り均等
に分配すればよい。
【００５１】このヒストグラム回転法は、画像の全画素
をあるエッジに移動させてから画像を剪断変形させるこ
とと等価である。望むならば、Ｒ＊ｃｏｓ（θ）に最も
近いビンとＲ＊ｃｏｓ（θ）−Ｗ＊ｓｉｎ（θ）に最も
近いビンの範囲に画素を分配するような、画像回転のよ
り精密なシミュレーションを行ってもよい。
をあるエッジに移動させてから画像を剪断変形させるこ
とと等価である。望むならば、Ｒ＊ｃｏｓ（θ）に最も
近いビンとＲ＊ｃｏｓ（θ）−Ｗ＊ｓｉｎ（θ）に最も
近いビンの範囲に画素を分配するような、画像回転のよ
り精密なシミュレーションを行ってもよい。
【００５２】＜実験結果＞市街地地図からとった図５に
示すような画像断片に対しヒストグラム回転を適用し
た。レジストレーションの回転と垂直移動のパラメータ
（θ，ｙ）は、規則的ポイントマッチングによれば（−
１．３゜，−７画素）、ヒストグラムマッチングによれ
ば（−１．１゜，−６画素）となった。
示すような画像断片に対しヒストグラム回転を適用し
た。レジストレーションの回転と垂直移動のパラメータ
（θ，ｙ）は、規則的ポイントマッチングによれば（−
１．３゜，−７画素）、ヒストグラムマッチングによれ
ば（−１．１゜，−６画素）となった。
【００５３】以上に述べたことは例示的なものであっ
て、それに限定されるものではない。本明細書の内容を
詳しく読めば、当業者には本発明の多くの変形が明らか
になろう。本明細書に述べたことは３次元の画像断片レ
ジストレーションにも適用できるであろう。
て、それに限定されるものではない。本明細書の内容を
詳しく読めば、当業者には本発明の多くの変形が明らか
になろう。本明細書に述べたことは３次元の画像断片レ
ジストレーションにも適用できるであろう。
【００５４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像レジストレーション方法は、人手の介入を要する
ことなく自動的に画像のレジストレーションが可能であ
り、また、画像を操作する代わりに射影ヒストグラムを
操作するため、処理に必要な計算量及びメモり量を大幅
に減らすことができ、さらに多値画像のレジストレーシ
ョンにも適用可能である。また、本発明のスキュー検出
方法によれば、ヒストグラム回転を利用することによ
り、少ない計算量及びメモり量で、文書のスキュー角度
を自動的に検出することができる、等の効果を得られ
る。
の画像レジストレーション方法は、人手の介入を要する
ことなく自動的に画像のレジストレーションが可能であ
り、また、画像を操作する代わりに射影ヒストグラムを
操作するため、処理に必要な計算量及びメモり量を大幅
に減らすことができ、さらに多値画像のレジストレーシ
ョンにも適用可能である。また、本発明のスキュー検出
方法によれば、ヒストグラム回転を利用することによ
り、少ない計算量及びメモり量で、文書のスキュー角度
を自動的に検出することができる、等の効果を得られ
る。
【図１】ヒストグラム回転のプロセスとその利用の説明
図である。
図である。
【図２】本発明による画像断片レジストレーションプロ
セスのフローチャートである。
セスのフローチャートである。
【図３】本発明による画像レジストレーションシステム
のブロック図である。
のブロック図である。
【図４】ヒストグラムの１つのビンを回転させるプロセ
スを説明するための図である。
スを説明するための図である。
【図５】相互にレジストレーションが可能な２つの画像
断片の実例を示す図である。
断片の実例を示す図である。
１０(1)，１０(2) 画像断片 １２(1)，１２(2) 水平射影ヒストグラム １２’ 回転された水平射影ヒストグラム ２０ レジストレーション・プロセッサ ２２ 画像アライナ ２４(1)〜２４(4) 画像断片 ２４’ ２つの画像断片を結合した中間画像断片 ２５(1)，２５(2) 画像断片の２次元画素値配列 ２６ 画像 ２６’ 再現画像 ２８ スキャナ ３０ デジタルカメラ
Claims (17)
- 【請求項１】 剪断変形画像部分を持つ２つの画像断片
をレジストレーションし、回転パラメータと第１及び第
２の移動パラメータを持つ変換を結果として得る画像レ
ジストレーション方法であって、該変換は回転と、第１
及び第２の軸に沿った２次元の移動を記述し、第１の画
像断片に適用された時に、第１の画像断片の剪断変形部
分を第２の画像断片の対応した剪断変形部分へ写像する
ものであり、 第１の画像断片を表す第１の２次元２進数配列を入力す
るステップ、 第２の画像断片を表す第２の２次元２進数配列を入力す
るステップ、 第１の２次元２進数配列の第１の軸に射影された第１の
射影ヒストグラムを生成するステップ、 第２の２次元２進数配列の第２の軸に射影された第２の
射影ヒストグラムを生成するステップ、 試しの回転パラメータ及び試しの移動パラメータを第１
の射影ヒストグラムに適用して回転及びシフトされた射
影ヒストグラムを生成し、回転及びシフトされた射影ヒ
ストグラムを第２の射影ヒストグラムと比較することに
より試し回転パラメータ及び試し移動パラメータでの誤
差距離を求め、最小の誤差距離を持つ回転及びシフトさ
れた射影ヒストグラムの回転パラメータ及び移動パラメ
ータを変換の回転パラメータ及び第１の移動パラメータ
に選ぶことによって、回転パラメータ及び第１の移動パ
ラメータの最適値を決定するステップ、 第１及び第２の画像断片中の一方を固定画像断片に選
び、他方を浮動画像断片に選ぶステップ、 回転パラメータ及び第１の移動パラメータによって浮動
画像断片を固定画像断片に対し変換して中間画像断片を
生成するステップ、及び中間画像断片を固定画像断片に
レジストレーションして第２の移動パラメータを求める
ステップからなる画像レジストレーション方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の画像レジストレーション
方法において、第１の画像断片は固定画像断片であり、
第２の画像断片は浮動画像断片であることを特徴とする
画像レジストレーション方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の画像レジストレーション
方法において、第１の軸は垂直軸であって、水平射影ヒ
ストグラムが得られることを特徴とする画像レジストレ
ーション方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の画像レジストレーション
方法において、画像断片は多値画像であり、画像断片を
閾値処理することにより２進数配列値を得るステップを
さらに有することを特徴とする画像レジストレーション
方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の画像レジストレーション
方法において、画像断片は航空写真、天体の画像、工学
青写真及び地図からなる群より選択されることを特徴と
する画像レジストレーション方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の画像レジストレーション
方法において、画像断片はプラテン窓より大きな文書の
断片であることを特徴とする画像レジストレーション方
法。 - 【請求項７】 請求項１記載の画像レジストレーション
方法において、画像断片は第２の軸に平行なラインに沿
って符号化されたランレングス符号化ストリームとして
記憶され、射影ヒストグラムを生成するステップは各ラ
イン毎に注目色のランレングスを加算するステップから
なることを特徴とする画像レジストレーション方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の画像レジストレーション
方法において、ラインは１画素高さの水平行又は１画素
幅の垂直列であることを特徴とする画像レジストレーシ
ョン方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の画像レジストレーション
方法において、配列は白画素及び黒画素を表す２進数値
からなり、射影ヒストグラムは各ラインの黒画素数のヒ
ストグラムであることを特徴とする画像レジストレーシ
ョン方法。 - 【請求項１０】 請求項１記載の画像レジストレーショ
ン方法において、ヒストグラムを生成するステップは、
第１の画像断片の幅に回転角度の正接を掛けたものの関
数である広がり範囲を決定するステップ、及び、回転し
ようとするヒストグラム内の各ラインの値を分配しよう
とする行より始まる分配範囲に均等に分配するステップ
からなることを特徴とする画像レジストレーション方
法。 - 【請求項１１】 請求項１記載の画像レジストレーショ
ン方法において、ヒストグラムを回転させるステップ
は、射影ヒストグラムに基づいて、射影軸に対し垂直な
各ラインに画素値が均等に分配され、かつ回転しようと
する射影ヒストグラムと等しい射影ヒストグラムを持つ
仮の画像断片をシミュレートするステップ、仮の画像断
片を回転させるステップ、及び、仮の画像断片から、回
転された射影ヒストグラムを生成するステップからなる
ことを特徴とする画像レジストレーション方法。 - 【請求項１２】 請求項１記載の画像レジストレーショ
ン方法において、誤差距離はヒストグラム値間の差の２
乗和であることを特徴とする画像レジストレーション方
法。 - 【請求項１３】 最小の誤差距離を、それを超えたら２
つの画像断片がうまくレジストレーションされていない
と考えられる誤差距離である固定閾値と比較するステッ
プ、及び、レジストレーションが達成されないときに、
第１の画像断片と第２の画像断片との間のポイントマッ
チングにより変換を決定するステップをさらに有するこ
とを特徴とする請求項１記載の画像レジストレーション
方法。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の画像レジストレーシ
ョン方法において、ポイントマッチングにより変換を決
定するステップは、開始点として、最小の誤差距離を持
つ回転された射影ヒストグラムの回転パラメータ及び第
１の移動パラメータを選ぶステップの結果を利用するこ
とを特徴とする画像レジストレーション方法。 - 【請求項１５】 請求項１記載の画像レジストレーショ
ン方法において、小さい誤差距離を持つ変換候補が複数
求められるとともに、ポイントマッチングを行って該複
数の変換候補より最良の変換を選択するステップをさら
に有することを特徴とする画像レジストレーション方
法。 - 【請求項１６】 文字行からなる文書のスキューを求め
る方法であって、 画像を表す２次元の２進数配列を入力するステップ、 ２次元２進数配列の第１の軸への射影ヒストグラムを生
成するステップ、 射影ヒストグラムを複数の候補角度だけ回転させるステ
ップ、 回転された射影ヒストグラムのそれぞれのシャープネス
・ファクタを計算するステップ、及び最高のシャープネ
ス・ファクタを持つ回転された射影ヒストグラムの候補
角度をスキュー角度として選ぶステップからなるスキュ
ー検出方法。 - 【請求項１７】 画像をスキュー角度だけ回転させるス
テップ、及び、回転後の画像をスキューが補正された文
書として出力するステップをさらに有することを特徴と
する請求項１６記載のスキュー検出方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/654360 | 1996-05-28 | ||
| US08/654,360 US5832110A (en) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | Image registration using projection histogram matching |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083447A true JPH1083447A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3841321B2 JP3841321B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=24624544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12819197A Expired - Fee Related JP3841321B2 (ja) | 1996-05-28 | 1997-05-19 | 画像レジストレーション方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5832110A (ja) |
| JP (1) | JP3841321B2 (ja) |
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| JP2014513292A (ja) * | 2011-04-12 | 2014-05-29 | トライパス イメージング インコーポレイテッド | 定量的ビデオ顕微鏡を準備する方法及び関連システム |
| JP2014173919A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Seiko Epson Corp | 分光測定装置 |
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-
1997
- 1997-05-19 JP JP12819197A patent/JP3841321B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5832110A (en) | 1998-11-03 |
| JP3841321B2 (ja) | 2006-11-01 |
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