JPH11312244A - テンプレートマッチング方法 - Google Patents
テンプレートマッチング方法Info
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- JPH11312244A JPH11312244A JP10118173A JP11817398A JPH11312244A JP H11312244 A JPH11312244 A JP H11312244A JP 10118173 A JP10118173 A JP 10118173A JP 11817398 A JP11817398 A JP 11817398A JP H11312244 A JPH11312244 A JP H11312244A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】テンプレートマッチングに用いる評価値演算に
おいて、打ち切りが発生したときでも適切な評価値が定
まる方法を提供する。 【解決手段】入力画像をセンサより検出したサーチ画像
を予め定めたテンプレート画像で順次１画素ずつ画素値
を累積評価し（１０９）、その累積画素の値が、予め定
めたしきい値Ｆを超過していないか判定する（１１
０）、超過している時には、上記累積評価処理を打ち切
り、上記しきい値Ｆ，テンプレートの画素数Ｎ，打ち切
りが発生したときの評価済画素数ｎを用いて、評価値Ｆ
×Ｎ／ｎを計算して決定する（１１５）。
おいて、打ち切りが発生したときでも適切な評価値が定
まる方法を提供する。 【解決手段】入力画像をセンサより検出したサーチ画像
を予め定めたテンプレート画像で順次１画素ずつ画素値
を累積評価し（１０９）、その累積画素の値が、予め定
めたしきい値Ｆを超過していないか判定する（１１
０）、超過している時には、上記累積評価処理を打ち切
り、上記しきい値Ｆ，テンプレートの画素数Ｎ，打ち切
りが発生したときの評価済画素数ｎを用いて、評価値Ｆ
×Ｎ／ｎを計算して決定する（１１５）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製品の位置
決め，ＦＡラインでの部品探索，リモートセンシング等
のパターン認識方法及び装置に関する。
決め，ＦＡラインでの部品探索，リモートセンシング等
のパターン認識方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像処理のさまざまな応用分野におい
て、センサより得られた画像（これをサーチ画像と呼
ぶ）から、特定の画像パターン（これをテンプレートと
呼ぶ）と類似した部分領域を探索するテンプレートマッ
チングが利用されている。ここで、各画素をｎビット
（ｎ＞１）で表される多階調画像を対象とし、類似した
かどうかを評価する尺度として正規化相関係数を用いる
ことが多い。正規化相関係数ｒ（ｉ，ｊ）は、テンプレ
ートをｔ(ｍ，ｎ)(ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｎ＝０,
１，…，Ｎ−１）、類似度を評価する部分画像をｓ(ｉ
＋ｍ，ｊ＋ｎ)（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｎ＝０，
１，…，Ｎ−１；ｉ，ｊは部分画像の起点）、テンプレ
ートの画素数をＰとしたとき、次式で与えられる。
て、センサより得られた画像（これをサーチ画像と呼
ぶ）から、特定の画像パターン（これをテンプレートと
呼ぶ）と類似した部分領域を探索するテンプレートマッ
チングが利用されている。ここで、各画素をｎビット
（ｎ＞１）で表される多階調画像を対象とし、類似した
かどうかを評価する尺度として正規化相関係数を用いる
ことが多い。正規化相関係数ｒ（ｉ，ｊ）は、テンプレ
ートをｔ(ｍ，ｎ)(ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｎ＝０,
１，…，Ｎ−１）、類似度を評価する部分画像をｓ(ｉ
＋ｍ，ｊ＋ｎ)（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｎ＝０，
１，…，Ｎ−１；ｉ，ｊは部分画像の起点）、テンプレ
ートの画素数をＰとしたとき、次式で与えられる。
【０００３】
【数１】
【０００４】テンプレートマッチングを行うときは、複
数の部分領域に対して上記正規化相関係数を求め、その
値に応じて１つまたは複数の類似領域を決定する。正規
化相関の特徴は、テンプレートとサーチ画像で照明変動
などにより同じ物体が異なる画素値になる場合でも、影
響なく適切なマッチングが行えるということである。上
記、正規化相関を用いたテンプレートマッチングでは、
正規化相関係数を求めるための演算量が膨大であるた
め、効率良く求める手法が検討されている。
数の部分領域に対して上記正規化相関係数を求め、その
値に応じて１つまたは複数の類似領域を決定する。正規
化相関の特徴は、テンプレートとサーチ画像で照明変動
などにより同じ物体が異なる画素値になる場合でも、影
響なく適切なマッチングが行えるということである。上
記、正規化相関を用いたテンプレートマッチングでは、
正規化相関係数を求めるための演算量が膨大であるた
め、効率良く求める手法が検討されている。
【０００５】従来、正規化相関を用いた高速なテンプレ
ートマッチング方法については、電子情報通信学会パタ
ーン認識・メディア理解研究会技術報告ＰＲＭＵ９６−
173（１９９７年３月）の２３頁から２９頁に「正規化
相互相関テンプレートマッチングのＫＬ展開を用いたＳ
ＳＤＡ化」として記載されている。この従来手法を、図
５のフローチャートを用いて説明する。
ートマッチング方法については、電子情報通信学会パタ
ーン認識・メディア理解研究会技術報告ＰＲＭＵ９６−
173（１９９７年３月）の２３頁から２９頁に「正規化
相互相関テンプレートマッチングのＫＬ展開を用いたＳ
ＳＤＡ化」として記載されている。この従来手法を、図
５のフローチャートを用いて説明する。
【０００６】従来手法では、まず、テンプレート画像ｔ
(ｍ，ｎ)（ｍ＝０，１，…，Ｍ、ｎ＝０，１，…，Ｎ）
に対して、平均画素値ｔｍと、正規化係数Ｔ＝１／｛Σ
(ｔ(ｍ，ｎ)−ｔｍ)＾２｝＾１／２を求め（８０３）、
テンプレートの各画素値ｔ(ｍ，ｎ)に対して、正規化し
た画素値ｔ′(ｍ，ｎ)＝Ｔ×｛ｔ(ｍ，ｎ)−ｔｍ｝を計
算しておく（８０４）。さらに、計算を打ち切るための
しきい値Ｆを設定し（８０５）、各部分画像に対する正
規化相関係数を求める処理を行う。
(ｍ，ｎ)（ｍ＝０，１，…，Ｍ、ｎ＝０，１，…，Ｎ）
に対して、平均画素値ｔｍと、正規化係数Ｔ＝１／｛Σ
(ｔ(ｍ，ｎ)−ｔｍ)＾２｝＾１／２を求め（８０３）、
テンプレートの各画素値ｔ(ｍ，ｎ)に対して、正規化し
た画素値ｔ′(ｍ，ｎ)＝Ｔ×｛ｔ(ｍ，ｎ)−ｔｍ｝を計
算しておく（８０４）。さらに、計算を打ち切るための
しきい値Ｆを設定し（８０５）、各部分画像に対する正
規化相関係数を求める処理を行う。
【０００７】部分画像に対する正規化相関係数を求める
処理では、まだ対象となっていない部分画像ｓ(ｉ＋
ｍ，ｊ＋ｎ)を選択し（８０６）、その部分画像の平均
画素値ｓｍと、正規化係数Ｓ＝１／｛Σ(ｓ(ｉ＋ｍ，ｊ
＋ｎ)−ｓｍ)＾２｝＾１／２を求める（８０７）。次
に、テンプレートの正規化した画素値ｔ′(ｍ，ｎ)と部
分画像の対応する正規化した画素値ｓ′(ｉ＋ｍ，ｊ＋
ｎ)＝Ｓ×｛ｓ(ｉ＋ｍ,ｊ＋ｎ)−ｓｍ｝との差の二乗を
１画素ずつ求めて累積加算し(８０９）、その値がＦを
超過していないか判定する（８１０）。この累積加算値
は単調増加するため、累積加算値が一旦Ｆを超過したな
らば、以降の処理でＦを下回ることはありえないので、
累積加算値がＦを超過した時点で処理を打ち切り、別の
部分画像に対して同様の処理を行う（８１０，８１
４）。すべての画素に対して、累積加算値がＦを超過し
なければ、対象部分画像の座標を登録し（８１２）、求
めた累積加算値を新たなしきい値Ｆとして（８１３）、
別の部分画像に対して同様の処理を行う。すべての部分
画像に対して、上記の処理を完了した時点で、最後に登
録された部分画像の座標が最も類似度の高いマッチング
位置となる。
処理では、まだ対象となっていない部分画像ｓ(ｉ＋
ｍ，ｊ＋ｎ)を選択し（８０６）、その部分画像の平均
画素値ｓｍと、正規化係数Ｓ＝１／｛Σ(ｓ(ｉ＋ｍ，ｊ
＋ｎ)−ｓｍ)＾２｝＾１／２を求める（８０７）。次
に、テンプレートの正規化した画素値ｔ′(ｍ，ｎ)と部
分画像の対応する正規化した画素値ｓ′(ｉ＋ｍ，ｊ＋
ｎ)＝Ｓ×｛ｓ(ｉ＋ｍ,ｊ＋ｎ)−ｓｍ｝との差の二乗を
１画素ずつ求めて累積加算し(８０９）、その値がＦを
超過していないか判定する（８１０）。この累積加算値
は単調増加するため、累積加算値が一旦Ｆを超過したな
らば、以降の処理でＦを下回ることはありえないので、
累積加算値がＦを超過した時点で処理を打ち切り、別の
部分画像に対して同様の処理を行う（８１０，８１
４）。すべての画素に対して、累積加算値がＦを超過し
なければ、対象部分画像の座標を登録し（８１２）、求
めた累積加算値を新たなしきい値Ｆとして（８１３）、
別の部分画像に対して同様の処理を行う。すべての部分
画像に対して、上記の処理を完了した時点で、最後に登
録された部分画像の座標が最も類似度の高いマッチング
位置となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法では、打
ち切りが発生したとき、評価値が定まらない。このた
め、サブピクセル精度の座標を求める処理など、マッチ
ング位置以外の評価値を用いる処理を行えないという問
題がある。
ち切りが発生したとき、評価値が定まらない。このた
め、サブピクセル精度の座標を求める処理など、マッチ
ング位置以外の評価値を用いる処理を行えないという問
題がある。
【０００９】本発明の目的は、打ち切りが発生したとき
でも適切な評価値が定まる方法を提供することにある。
でも適切な評価値が定まる方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、予め定めたテンプレート画像と、入力画
像をセンサにより得たサーチ画像における前記テンプレ
ート画像と同一サイズの部分画像に対して、順次１画素
ずつ画素値を累積評価し、前記累積評価の値が、予め定
めたしきい値を超過したとき、前記テンプレート画像と
前記部分画像との累積評価処理を終了させ、前記累積評
価処理が終了した場合は、画素の初期値，しきい値，テ
ンプレート画像の画素数及び、累積評価処理が終了した
ときの評価画素数から、最終的な評価値を決定する。
に、本発明は、予め定めたテンプレート画像と、入力画
像をセンサにより得たサーチ画像における前記テンプレ
ート画像と同一サイズの部分画像に対して、順次１画素
ずつ画素値を累積評価し、前記累積評価の値が、予め定
めたしきい値を超過したとき、前記テンプレート画像と
前記部分画像との累積評価処理を終了させ、前記累積評
価処理が終了した場合は、画素の初期値，しきい値，テ
ンプレート画像の画素数及び、累積評価処理が終了した
ときの評価画素数から、最終的な評価値を決定する。
【００１１】上記構成にすることで、打ち切りが発生し
たときにでも最終的な評価値を定めることができる。
たときにでも最終的な評価値を定めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１を
用いて説明する。図１は、本発明によるテンプレートマ
ッチング方法を記したフローチャートである。
用いて説明する。図１は、本発明によるテンプレートマ
ッチング方法を記したフローチャートである。
【００１３】まず、テンプレート画像ｔ(ｍ，ｎ)（ｍ＝
０，１，…，Ｍ、ｎ＝０，１，…，Ｎ）に対して、平均
画素値ｔｍと、正規化係数Ｔ＝１／｛Σ（ｔ(ｍ,ｎ)−
ｔｍ)＾２｝＾１／２を求め（１０３）、テンプレート
の各画素値ｔ(ｍ，ｎ)に対して、正規化した画素値ｔ′
(ｍ，ｎ)＝Ｔ×｛ｔ(ｍ，ｎ)−ｔｍ｝を計算しておく
（１０４）。さらに、計算を打ち切るためのしきい値Ｆ
を設定し（１０５）、各部分画像に対する正規化相関係
数を求める処理を行う。
０，１，…，Ｍ、ｎ＝０，１，…，Ｎ）に対して、平均
画素値ｔｍと、正規化係数Ｔ＝１／｛Σ（ｔ(ｍ,ｎ)−
ｔｍ)＾２｝＾１／２を求め（１０３）、テンプレート
の各画素値ｔ(ｍ，ｎ)に対して、正規化した画素値ｔ′
(ｍ，ｎ)＝Ｔ×｛ｔ(ｍ，ｎ)−ｔｍ｝を計算しておく
（１０４）。さらに、計算を打ち切るためのしきい値Ｆ
を設定し（１０５）、各部分画像に対する正規化相関係
数を求める処理を行う。
【００１４】部分画像に対する正規化相関係数を求める
処理では、まだ対象となっていない部分画像ｓ(ｉ＋
ｍ，ｊ＋ｎ)を選択し（１０６）、その部分画像の平均
画素値ｓｍと、正規化係数Ｓ＝１／｛Σ(ｓ(ｉ＋ｍ，ｊ
＋ｎ)−ｓｍ)＾２｝＾１／２を求める（１０７）。次
に、テンプレートの正規化した画素値ｔ′(ｍ，ｎ)と部
分画像の対応する正規化した画素値ｓ′(ｉ＋ｍ，ｊ＋
ｎ)＝Ｓ×｛ｓ(ｉ＋ｍ,ｊ＋ｎ)−ｓｍ｝との差の二乗を
１画素ずつ求めて累積加算し(１０９）、その値がＦを
超過していないか判定する（１１０）。このとき、累積
加算値がＦを超過した時点で処理を打ち切る（１１
０）。すべての画素に対して、累積加算値がＦを超過し
なければ、対象部分画像の座標を登録し（１１２）、求
めた累積加算値を新たなしきい値Ｆとする（１１３）。
以上までは、従来手法と同じである。この後、しきい値
Ｆ，テンプレートの画素数Ｎ，打ち切りが発生したとき
の評価済画素数ｎを用いて、評価値Ｆ×Ｎ／ｎを計算
し、登録する（１１５）。そして、別の部分画像に対し
て同様の処理を行う（１１４）。
処理では、まだ対象となっていない部分画像ｓ(ｉ＋
ｍ，ｊ＋ｎ)を選択し（１０６）、その部分画像の平均
画素値ｓｍと、正規化係数Ｓ＝１／｛Σ(ｓ(ｉ＋ｍ，ｊ
＋ｎ)−ｓｍ)＾２｝＾１／２を求める（１０７）。次
に、テンプレートの正規化した画素値ｔ′(ｍ，ｎ)と部
分画像の対応する正規化した画素値ｓ′(ｉ＋ｍ，ｊ＋
ｎ)＝Ｓ×｛ｓ(ｉ＋ｍ,ｊ＋ｎ)−ｓｍ｝との差の二乗を
１画素ずつ求めて累積加算し(１０９）、その値がＦを
超過していないか判定する（１１０）。このとき、累積
加算値がＦを超過した時点で処理を打ち切る（１１
０）。すべての画素に対して、累積加算値がＦを超過し
なければ、対象部分画像の座標を登録し（１１２）、求
めた累積加算値を新たなしきい値Ｆとする（１１３）。
以上までは、従来手法と同じである。この後、しきい値
Ｆ，テンプレートの画素数Ｎ，打ち切りが発生したとき
の評価済画素数ｎを用いて、評価値Ｆ×Ｎ／ｎを計算
し、登録する（１１５）。そして、別の部分画像に対し
て同様の処理を行う（１１４）。
【００１５】上記実施例の手法を、図２及び図３の画像
に対して実行した結果を図４に示す。ここで、図２をテ
ンプレート、図３をサーチ画像とする。
に対して実行した結果を図４に示す。ここで、図２をテ
ンプレート、図３をサーチ画像とする。
【００１６】図４では、各部分画像に対して、処理した
画素数に対する累積加算値を表している。第１の部分画
像では、しきい値を４に初期設定するため途中打ち切り
が発生しない。このとき、累積加算値は２.６３２ であ
り、従って、相関値は１−２.６３２／２＝−０.３１６
となる。
画素数に対する累積加算値を表している。第１の部分画
像では、しきい値を４に初期設定するため途中打ち切り
が発生しない。このとき、累積加算値は２.６３２ であ
り、従って、相関値は１−２.６３２／２＝−０.３１６
となる。
【００１７】第２の部分画像では、しきい値を２.６３
２ として評価値計算を実施するが、打ち切りは発生せ
ず、評価値２.２（相関値−０.１）を得る。第３の部分
画像でも打ち切りが発生せず、評価値１.３（相関値０.
３５）を得る。
２ として評価値計算を実施するが、打ち切りは発生せ
ず、評価値２.２（相関値−０.１）を得る。第３の部分
画像でも打ち切りが発生せず、評価値１.３（相関値０.
３５）を得る。
【００１８】第４の部分画像では、しきい値を１.３ と
して評価値計算を実施し、４画素目でしきい値を超過す
るため処理を打ち切る。もし、処理を打ち切らなけれ
ば、評価値は３.２６５ になる。本手法で評価値を求め
ると、１.３＊９／４＝2.925を得る。
して評価値計算を実施し、４画素目でしきい値を超過す
るため処理を打ち切る。もし、処理を打ち切らなけれ
ば、評価値は３.２６５ になる。本手法で評価値を求め
ると、１.３＊９／４＝2.925を得る。
【００１９】同様に、第５，第６，第７，第８の部分画
像共、しきい値１.３ に対して、それぞれ、８画素目，
５画素目，７画素目，３画素目で打ち切りが発生する。
従って、本手法で評価値を求めると、それぞれ、１.４
６，２.３４，１.６７，３.９となる。なお、実際の評
価値は、それぞれ、１.８８，２.３２,２.３２,２.３２
である。
像共、しきい値１.３ に対して、それぞれ、８画素目，
５画素目，７画素目，３画素目で打ち切りが発生する。
従って、本手法で評価値を求めると、それぞれ、１.４
６，２.３４，１.６７，３.９となる。なお、実際の評
価値は、それぞれ、１.８８，２.３２,２.３２,２.３２
である。
【００２０】上記の例では、３×３画素のテンプレート
を用いたが、実際のテンプレートマッチングでは、もっ
と大きいテンプレートが用いられるため、推定値と実際
の値との差はさらに狭まると考えられる。
を用いたが、実際のテンプレートマッチングでは、もっ
と大きいテンプレートが用いられるため、推定値と実際
の値との差はさらに狭まると考えられる。
【００２１】打ち切り時の評価値の計算を、しきい値×
Ｎ／ｎではなく、打ち切り時の評価値×Ｎ／ｎとする
と、上記の例では、第４，第５，第６，第７，第８の部
分画像における評価値は、３.５１，１.７７，２.８
１，２.０３，４.６６になる。
Ｎ／ｎではなく、打ち切り時の評価値×Ｎ／ｎとする
と、上記の例では、第４，第５，第６，第７，第８の部
分画像における評価値は、３.５１，１.７７，２.８
１，２.０３，４.６６になる。
【００２２】なお、４.６６ のように、計算された値が
実際取り得ない値になったとき、実際取り得る境界値
（ここでは４）に変更してもよい。
実際取り得ない値になったとき、実際取り得る境界値
（ここでは４）に変更してもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明により、テンプレートマッチング
処理における評価値計算で、打ち切りが発生しても、最
終的な評価値に近似した値を与えることができる。
処理における評価値計算で、打ち切りが発生しても、最
終的な評価値に近似した値を与えることができる。
【図１】本発明のテンプレートマッチングの手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図２】テンプレート画像の一実施例を示した図であ
る。
る。
【図３】サーチ画像の一実施例を示した図である。
【図４】本発明のテンプレートマッチングを行った場合
の部分画像と評価値との関係を示した図である。
の部分画像と評価値との関係を示した図である。
【図５】従来のテンプレートマッチングの手順を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
１３０１〜１３０９…テンプレート画像の画素、１４０
１〜１４２５…サーチ画像の画素（中の値は画素値）。
１〜１４２５…サーチ画像の画素（中の値は画素値）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 典夫 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内
Claims (3)
- 【請求項１】予め定めたテンプレート画像と、入力画像
をセンサにより得たサーチ画像における前記テンプレー
ト画像と同一サイズの部分画像に対して、順次１画素ず
つ画素値を累積評価し、前記累積評価の値が、予め定め
たしきい値を超過したとき、前記テンプレート画像と前
記部分画像との累積評価処理を終了させ、前記累積評価
処理が終了した場合は、画素の初期値，しきい値，テン
プレート画像の画素数及び、累積評価処理が終了したと
きの評価画素数から、最終的な評価値を決定するテンプ
レートマッチング方法。 - 【請求項２】請求項１において、 前記初期値Ａ，前記しきい値Ｂ，前記テンプレート画像
の画素数Ｃ及び、累積評価処理が終了したときの評価画
素数Ｄに関して、最終的な評価値をＡ−（Ａ−Ｂ）×Ｃ
／Ｄで求めるテンプレートマッチング方法。 - 【請求項３】請求項１において、 前記初期値Ａ，累積評価処理が終了したときの評価値
Ｂ，前記テンプレート画像の画素数Ｃ及び、累積評価処
理が終了したときの評価画素数Ｄに関して、最終的な評
価値は、Ａ−(Ａ−Ｂ)×Ｃ／Ｄで求めるテンプレートマ
ッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118173A JPH11312244A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | テンプレートマッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118173A JPH11312244A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | テンプレートマッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11312244A true JPH11312244A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14729940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10118173A Pending JPH11312244A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | テンプレートマッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11312244A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7545992B2 (en) | 2004-07-07 | 2009-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing system and image processing method |
| US7596271B2 (en) | 2004-07-07 | 2009-09-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing system and image processing method |
| US7640269B2 (en) | 2004-07-07 | 2009-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing system and image processing method |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP10118173A patent/JPH11312244A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7545992B2 (en) | 2004-07-07 | 2009-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing system and image processing method |
| US7596271B2 (en) | 2004-07-07 | 2009-09-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing system and image processing method |
| US7640269B2 (en) | 2004-07-07 | 2009-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing system and image processing method |
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