JPS6158085A - 画像照合方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は画像照合方式に係り、特に外枠に欠落のある印
影等、対称な外形の一部に欠落または雑音のような欠陥
が存在する画像の照合に好）Ｉ＆な、画像の位置合わせ
方式に関する。

〔発明の背景〕

画像照合とは、あらかじめ登録した見準画像と新たに人
力した照合画像の同一性の判定を目的とした処理で、そ
の自動化アルゴリズムは、通常両画像の位置合わせのス
テップと、真偽判定のステップから成る。

前者の位置合わせの方法としては、テンプレートマツチ
ングとして知られる、一方の画像を固定して他方の画像
を順次移動して２画像の相関関数で定義する類似度が最
大となる位置を求める方法がまず考えられるが、たとえ
ば印影の照合のように、両画像の傾きを考慮しなければ
ならない場合には、処理時間が膨大となり、実用化が困
難である。

従って従来、２画像間の傾きを考慮すべき画像照合を対
象として、高速化を目的とした種々の画像位置合わせ方
法が提案されている。特に印影のように外形が点対称で
ある画像を前提として、外形に外接する矩形から画像の
中心を求め、これを位置の基準として位置合わせを行う
方法が、たとえば電子通信学会論文誌、ＶｏＱ、Ｊ６７
−Ｄ。

Ｎα１　（１９８４年）における″図心に関する周辺密
度を利用した印影の位置合わせ″と題する文献で論じら
れている６ ただし、上記方法では１画像の外形と矩形との４接点の
みから中心位置を計算しているために、これら接点付近
に局所的な雑音な存在するとき。

真の中心位置が求まらない場・合があった。たとえば印
影においては、印鑑自体の欠番づ、捺印時の外枠のかす
れ、朱肉のにじみ、等により外形に欠陥を生ずる場合が
多く、この欠陥部分が上記接点位置に対応する場合には
真の中心位置が求まらないにのように、従来の、外形が
点対称である画像の位置合わせ方法は、その外形の一部
に欠陥が存イＴするとき、真の中心位置が求まらず、こ
の結果画像位置合わせの精度が低くなる場合がある問題
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、外形が本来対称ではあるがその一部に
欠落またはｆｆ１ｆｌｉ音のような欠陥が存在する画像
に対して、前記の問題を解消し、たとえばちとの対称の
中心線やもとの点対称の中心点の位置を求める手段を提
供することによって、精度のよい画像位置合わせを可能
とする画像照合方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は欠落または雑音の
ような欠陥が存在しない外形上の対称な２点の組を多数
決の原理により検出し、これから対称の中心線や中心点
位置を計算するものである。

具体的には、例えば点対称の場合まず外形線を横方向に
２分して外形線上の各点の位置情報をパラメータ化する
。次に上記パラメータの上下２つの系列を基準位置を移
動しながら順次重ね合わせて、２つのパラメータの値の
差の頻度分布を求める。

以上の処理を縦方向についても同様に行う６最後に２つ
の頻度分布を重畳してその最大値を求め、この結果から
対称の中心位置を計算する。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を説明する。以下、−例としてキ
ーボードからのコマンドによりファイルから基準印影、
スキャナから照合印影を取込み、ディスプレイ上に、２
つの印影の重ね合わせた結果を表示する機能をもつ印影
照合装置について説明する。

第１図は本実施例の装置の構成図である。図中、１は装
置全体の制御を行うＣＦ’Ｕ　（中央処理装置）、２は
ＣＰＵのプログラムおよび非画像データを格納するメモ
リ、３は印影データを格納する画像メモリ、４は操作者
が各種コマンドを入力するためのキーボード、５は基準
印影を格納するファイル装着、６は基準印影登録時には
基準印影、照合時には照合印影を読取るスキャナ、７は
基準・照合両印影のモニタ表示、照合結果、および操作
者に対する各種メツセージを表示するためのディスプレ
イである０本装置の動作は、大きく基準印、影の登録時
の動作と、基準・照合両印影の照合時の動作から成り、
それぞれキーボード４からの指示により、メモリ２内に
格納された異なるプログラムがＣＰＵＩにより実行され
る。登録時の動作は、まず、スキャナ６から基準印影を
読取り９画像メモリ３に一時的に格納する。次に、キー
ボード４から入力した口座番号等の基準印影検索のため
のキーワードをメモリ２に格納する。最後に、上記基準
印影と上記キーワードを対応づけてファイル５の所定の
エリアに格納する。また、照合時の動作は、まずキーボ
ード４から口座番号等のキーワードを入力されると、対
応する基準印影をファイル５から検索し、画像メモリ３
の所定のエリアに格納する６次に、スキャナ６から照合
印影を読取り画像メモリ３の上記基準印影のエリアとは
別のエリアに格納する。このｆｉ、ＣＰＵＩの制御によ
り、２印影の位置合わせ処理を行い、重ね合わせ結果を
ディスプレイ７に表示する。なお印影は。

本実施例の装置内部では、ディジタル２＠画像として扱
うものとする。

第２図は上記２印影の位置合わす処理のプログラムの概
要を表すフローチャートである。本プログラムは、メモ
リ２に格納され、ＣＰＵＩで実行される。本プログラム
の目的は、画像メモリ；３内に格納された基準・照合両
印影を重ね合わせることであるが、これを実現するため
に、平行移！［ｊＪＪ量をまず求め１次に回転径ａＭ１
を求める。平行移動量を求めるために、まず両印影の、
回・１ｉ角に依存しない位置の基準点を設定する必要が
あるが、前述のように本発明では、このＪＮＮ点点して
印影枠の中心を利用する。中心の定義については、後に
詳述する。以上の中心を２つの印影について各々計算す
るステップが１１と１２である。１３で両印影の相対的
な回転角を計算し、１４でこの結果に基づいて一方の印
影を画像メモリ３内で回転する。ステップ１３は、たと
えば前記文献の中心に関する周辺密度分布の相互相関か
ら回転角を計算することもできるが、単、純に一方の印
影ｔ！：順次回転して類似度が最大となる点を求めるこ
とによって、ステップ１４と同時に実現することもでき
る。

最後に、１５で両印影を、上記基準位置が一致するよう
に重ね合わせる。重ね合わせは、たとえば、ディスプレ
イ７上で両印影が一致する部分を白、一致しない部分を
黒ど表示すべく、対応するパターンを画像メモリ３上に
作成する処理である。以上の位置合わせ処理では、ステ
ップ１１．１２で求める中心位置の精度が、位置合わせ
の精度を左右する。

次に本発明のポイントである。この中心位置を求める方
式について、以下第３図により詳細に説明する。まず（
ａ）のように、印影枠の外形の上側部分、Ａ−Ａ’　を ｙ＝ｆ、（ｘ） と求める。ここに上側とは、任意のＸに対してｙ＞ｆ、
（ｘ）なる点（ｘ＋ｙ）は黒画素でないことを意味する
。また同様にＦ側部分、Ｂ−８’　をｙ＝ｆ−（ｘ） と求める。ここに下側とは、任意のＸに対して、ｙ（ｆ
−（Ｘ）なる点（ｘ、ｙ）は黒画素でないことを意味す
る。このとき ｖ＝Ｆ　（ｘ、ｔ） ＝ｆ、（ｘ）＋ｆ−（ｔ、−Ｘ）　　　　　・・・（１
）を求めると、枠の対称の中心点を（α、β）とすると
き、Ｖはｔ＝２αでＸによらず一定値２βをとる。これ
は、ｙ＝ｆ、（＝＜）ならば２ｂ−ｙ＝ｆ−（２ａ−ｘ
）が成立するためである。よって。

ｖ＝Ｆ　（Ｘ、ｔ）がＸによらず一定となるｔ（＝１）
、およびその一定値（＝Ｖ）を求めれば。

だし前述のように、枠に欠陥が存在する場合には、ｖ＝
Ｆ　（ｘ＋　ｔ）を一定とするｔは、存在しない。

従って本発明では、ｖ＝Ｆ　（ｘ、ｔ）を特徴とする請
求めるのではなく同一のＶに対して■＝Ｆ　（ｘ　＋　
ｔ　）を満足するＸの集合が最大となるｔを求める。こ
れは上記集合に汎するＸに対しては。

点対称性が存在し、かつ多数決の原理により、この時の
ｔより中心位置を求めるのが最適かつ、枠に欠陥がない
場合も包含するとの理由に基づく。

同一のＶに対してｖ＝Ｆ　（ｘ、ｔ）を満足するＸの集
合が最大となる上記のｔを求めるために、まず（１）を Ｚｌ：：Ｈｌ　（ｖ　、ｔ） と変換する。ここにＨエ　（ｖ、ｔ）は、ｖ、ｔに対す
るＸの頻度を表すヒストグラ１１である。Ｚ工がｙ＝ｙ
、ｊ＝ｔ’で最大となるとき、本発明で求ｖ 以上の方式によって、枠に欠陥がある通常の形状の印影
の中心を求めることができるが、たとえば矩形印影が座
標軸に対して正置している場合には、ｙ＝ｆ、（ｘ）と
ｙ＝ｌ　（ｘ）がＸによらず定数となるため、（１）は
、任意のしに対して定数となる。このため、中心のｙＦ
Ｉｉ標は求まるが、Ｘ座標は求まらない。よってこのよ
うな形状の印影も処理する場合には１本発明では、以上
の処理に加えて、更に次の処理を行う。まず、第３図（
ｂ）のように、印影枠の外形の右側部分、ｃ−ｃ’　を
ｘ＝’ｇ、（ｙ） 左側部分、Ｄ−Ｄ’　を ｘ＝ｇ−（ｙ） と、ｙ　＝ｆ　−（ｘＬ　ｙ　＝ｆ　−（ｘ）と全く同
様に定義する。次に ｕ＝Ｇ　（ｙ＋　　ｓ） ＝ｇ、（ｙ）＋ｇ−（ｓ−ｙ）　　　・・・（２）を求
める。さらに、（２）を Ｚｌ　：Ｈ２（ｕ、　　ｓ） とｙのヒストグラムに変換する。最後にＺ、を最大とす
るｖ（＝ｖ）と、Ｚｌ　を最大とする以上の方式によっ
て、枠に欠陥がある、矩形印影を含む通常の形状の印影
の中心を求めることができるが、欠陥の大きさが大きい
印影も処理する場合には、さらに以下の方式によって中
心位置の精度を高めることができる６すなわち、上記第
２の方式では、Ｚｌ　を最大とするＶとｔのうち、■の
情報のみを中心計算に利用して、ｔの情報を無視する。

また、Ｚｌ　を最大とするＵとＳのうち。

Ｕの情報のみを中心計算に利用して、Ｓの情報を無視す
る。ところがｔとＳは、たとえば矩形印影のように外形
が座標軸と平行となるような特殊形状の印影でない時、
中心位置のそれぞれＸ座標、Ｘ座標を表すことは、前述
第１の方式の通りである。よって本発明では、Ｚ１＝Ｈ
エ　（ｖ、ｔ）とＺｌ　”Ｈ２（ｕ＋　ｓ）を重畳した
ヒストグラムから、中心位置を求める。すなわち、 Ｚ＝Ｈ（ｕｌＶ） ＝Ｈ，（ｖ、ｕ）＋Ｈ，（ｕ、ｖ） と定義し、Ｚを最大とするｕ　（＝ｕ）とＶ　（＝■）
式により、矩形印影を含む通常の形状の印影が枠に欠陥
をもつ場合にも、精度よく中心位置を求めることができ
る。

次に、上記第３の方式を実現するアルゴリズムを、第４
図のフローチャートを用いて詳細に説明する６図中、Ａ
（ＩＴＪ）は印影を含む画像のエリアで定義された画像
濃度を表す２次元の配列で、一点（ｉ、ｊ）が黒画素、
即ち印影の朱肉の部分のときＡ（ｉ、ｊ）＝１１点（ｉ
、ｊ）が白画素のときＡ　（ｉ、ｊ）＝Ｑとする。また
、１ｙＪは。

上記配列の要素を表す添字で、ｉは前述のＸに対応し１
からｍまでの整数、ｊは前述の−ｙに相当し１からｎま
での整数である。第４図（ａ）は、前述のｙ　＝　ｆ　
、　（ｘ）およびｙ＝ｆ−（ｘ）を計算するステップで
ある。本処理は１画像エリアの上端または下端より縦方
向に画像を走査し、最初に黒画素が存在する点までの距
随を求めることにより実現する。第４図（ｂ）は、前述
のｘ　＝　ｇ、　（ｙ）およびｘ＝ｇ−（ｙ）を計算す
るステップである。本処理は、画像エリアの左端または
右端より横方向に画像を走査し、上記（、）と全く同様
に実現する。

第４図（ｃ）は、前述のｖ＝Ｆ　（ｘ、ｕ）およびこの
結果に基づくＺユ＝Ｈエ　（ｖ、ｕ）を求めるステップ
である。ただし図では１次ステップとの関係で上記Ｈ１
（ｖ、ｕ）をＨ（ｕ、ｖ）と表す。

本処理は、まずヒストグラムＩ−Ｉい」、■）をすべて
０に初期化し、次に（ａ）で計募済のｆ、（ｘ）。

ｆ−（ｘ）からＶを計算し、最後にＶの値に基づいてＨ
（ｕ、ｖ）の対応する要Ａをインクリメントすることに
よって実現する。第４図（ｄ’）は、前述のｕ　”　Ｇ
　（Ｊ＋　Ｖ　）およびこの結果に、Ｊ１８づ＜Ｚ２＝
Ｉ−Ｉ、　　（ｕ、　ｖ）さらには、Ｚ＝Ｈ（ｕ、ｖ）
を求めるステップである６ただし図では、上記Ｈ１（ｕ
、ｖ）およびＨ（ｕ、ｖ）にライて（ｃ）と同一の変数
Ｈ（ｕ、ｖ）を利用する。本処理は。

まず（ｂ）で計算済のｇ、（ｙ）、ｇ−（ｙ）からＵを
計算し１次にＵの値に基づいて）ｉ（ｕ、ｖ）の対応す
る要素をインクリメントすることによって実現する。第
４図（ｅ）は、前述のＺ＝Ｈ（ｕ、ｖ）を最大とするｕ
　（＝ｕ）とＶ　（＝■）を求め、中心を計算するステ
ップである。本処理は、Ｈ（ｕ。

■）の要素を順次調べ、最大値を探索することによって
実現する。

以上述べたように、本発明は、照合対象画像の外形をｙ
＝ｆ、（Ｘ）とｙ＝ｆ−（ｘ）のように２つの系列に分
はし、この２つの系列の間でマツチングを取ることによ
り、局所的な欠陥等に影響されずに点対称画像の中心を
計算することができる。

上記ｙ＝ｆ、（ｘ）、ｙ＝ｆ−（ｘ）等は、それぞれ線
形変換等、特定の変換を施したものを用いても、同一の
効果が得られる。またＦ　（ｘ＋　　ｔ）＋Ｇ　（ｙ　
＋　ｓ　）についても、たとえは相関関数のように一般
に２つの系列のマツチングの良さを示す関数であれば、
同様の効果が得られる。ただしこの時は、Ｈ（ｕ、ｖ）
のようにヒストグラムを求めることは、必ずしも必要で
ない。またＨ（ｕ。

■）の最大値については１．上記実施例の方法以外に、
近傍の値も考慮して、たとえば距離反比例の重みつき加
算の最大値を取る等の方法により高精度化できる場合も
ある。また、本実施例は、ディジタル２値画像を対象と
したが、Ａ（ｉ、ｊ）の値域を拡張することにより１水
力式は容易にディジタル多値画像にも適用できる。また
本実施例は点対称画像の代表として、印影の照合の一例
について記述したが、印影以外にも、たとえば工業用部
品にも形状に点対称性が仮定できるものが多く、特に点
対称図形の一部に突起等の存在する部品も多いので、本
方式を全く同様に応用することができる。また本実施例
では、２つの画像の照合について記述したが、３つ以上
の画像の照合にも、本方式により、それぞれの画像につ
いて中心を計算することにより、適用できる。

また点対称の場合に限らず、線対象の場合の中心線の導
出２面対称の場合にも適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外形繰上の一部に欠落または雑音のよ
うな欠陥が存在しても、それ以外に対称性が存在すれば
対称の中心線や中心点を求めることができる。たとえば
点対称の場合欠陥部分の大工 きさが全外形の一未満であれば欠陥部分の位置にかかわ
らず、必ず中心を求めることができ、−以上の場合にも
、雑音または欠落部の形状によって、中心を求めること
ができる場合もある６よって、本発明によれば、このよ
うな画像の位置合わせを精度よく、かつ高速に行うこと
ができ、よってこのような画像の照合を精度よく、かつ
高速に行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実現する装置の構成図、第２図は本発
明による印影位置合わせ処理のプログラムの概要を示す
フローチャート、第３図は本発明による印影と座標等の
記号を示す図、第４図は本発明による中心計算処理のプ
ログラムの詳細を示すフローチャー１・である。 １・・・ＣＰＵ、２・・・メモリ、３・・・画像メモリ
、５・・・ファイル装置、６・・・スキャナ、１１・・
・基準印影中心計算処理、１２・・・照合印影中心計算
処理、Ａ（ｉ、ｊ）・・・画像を表す配列、ｌ＋Ｊ・・
・座標、ｍ、ｎ・・・座標の最大値、Ｈ（ｕ、ｖ）・・
・ヒストグラム、ｕ、ｖ・・・ヒストグラムＨ（ｕ、ｖ
）を最大と箇　１（２１ 第　２（２１ ＹＪ３図 （ｂ） ７１′１４Ｉ２１ （久） 第　４　図 （ｂ） ｆＪ４　　図 （Ｃン 第　４　口 （ｄ−） 第　４（２］ （ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像の入力手段と、画像の蓄積手段と、画像処理手
   段とから成る画像照合方式において、与えられた画像の
   外形線の一部の対称性から対称の中心を求めるステップ
   を設けたことを特徴とする画像照合方式。 ２、複数の画像の位置合わせを、各画像の対称の中心を
   基準として行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の画像照合方式。