JPS62210596A - 画像認識方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像処理装置に於ける２値のテンプレートに
より、任意の形状・大きさのテンプレートパターンマツ
チングに好適なパターンマツチングに関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５９−１４６３６６号のように、
ラインバッファによる遅延回路と２値パターンマツチン
グ回路等から構成されている（第２図）。

第２図で１は処理対象画像、２は例えば８×１２のテン
プレートである。３はパターンマツチング処理結果画素
、４はラスクスキャン、５はラインバッファ、６はパタ
ーンマツチング演算部、７はパターンマツチング処理結
果画素（２値）、８は一淡画像、９は２値画像を示して
いる。パターンマツチング処理は、垂直方向８画素、水
平方向１２画素の２値テンプレートにより、対象２値画
像に対し、８Ｘ１２の同一サイズマスク内画素との比較
を行い　Ｉｔ　Ｑ　３１．“１”の一致数を濃淡画、−
像に輝度として出力し、一致数（８Ｘ１２の場合出を行
う（第３図）、第３図で１０は例えば第２図の２と同様
に８×１２のテンプレート、１１は処理対象画像、１２
はパターンマツチング演算処理部、１３はパターンマツ
チング処理結果の濃淡画像、１４は濃度値（一致度）を
示している。

１５はパターンマツチング結果の２値画像、１６　ａ　
＝　ｆはデータ「１」の部分、１７はデータ「０」の部
分を示している。

しかしながら、テンプレートが、８×１２画素と小形で
あるため、対象画像中の成るパターンの座標を特定する
ためにパターンマツチングを実行しても候補点が複数ケ
抽出されるケースが多く。

ここから一点に特定することに対して配慮されていなか
った。尚、ハードウェアで８×１２のテンプレートをｎ
Ｘｍのサイズまで拡張することは技術的に可能であるが
、ハードウェアの増大及びコスト高を招くという難点が
ある。これに対し、８×１２サイズのテンプレートをソ
フト的にｎＸｍ例を第４図に示す、１８は基準画像であ
り、１９は任意サイズのテンプレート、２０は任意サイ
ズパターンマツチングの対象画素である。２１は８×１
２のテンプレート、２２は最大−数点を、２３は最大−
数点をもとに切り出したエリア、２４はシフト量を示し
ている。

この方法は、基準画像に対して、まず、任意サイズのパ
ターンマツチングエリアを設定する６次に、標準のテン
プレート（８Ｘ　１２）で対象画像に対してパターンマ
ツチング処理を行い、最大一致座標（２２）の抽出を行
う。更に、この座標位置から、先に設定されている任意
サイズのパターンマツチングエリアに対応するエリアを
対象画像内に設定してから、基準画像内の任意サイズパ
ターンマツチングエリアの対象画素座標まで、対象画像
内に設定した対応エリアを相対的なずれ分だけシフトす
る。その後、基準画像内の任意サイズパターンマツチン
グエリアとの“０”、′１”パしかしながら、この方法
でも標準テンプレートとして８×１２画素のものを基本
としており、ｎＸｍに拡張したエリアの一致度を求める
ことは出来るが、それを求める際に利用する最大−数点
は依然として複数となるケースが多く、最大−数点の特
定という点については配慮されていなかった。

又、対象画像内で基準画像内で設定された任意サイズパ
ターンマツチングエリアに対応するエリアの設定及びシ
フトに際して、画像サイズの制限により抽出不可という
ケースもあり、フレキシビリティという点に関しても配
慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では、パターンマツチングの際、テンプレート
の大きさに制限を受けるため、最大一致座標の特定が難
かしいという問題があった。これに対しては、ハードウ
ェアによりテンプレートの大きさを拡大することにより
対処可能であるが、コストパフォーマンス等の観点から
実現が難かしい、このため、一般的に実用化されている
テンプレートの大きさとしては、８×１２前後のものが
主流となっている。しかしながら、８×１２程度のテン
プレートによるパターンマツチングでは、近年増々大形
化されている画像メモリサイズを考えた場合、その最大
一致座標の特定及び抽出が更に困難となるのが予想され
る。

本発明の目的は、上記問題を解決するため、ｎＸｍの大
きなテンプレートを標準のテンプレートの分割すること
により、ハードウェアに対する変更なしでｎＸｍのテン
プレートパターンマツチングと等化なパターンマツチン
グ方法を提供することと、処理速度の向上を目的とする
分割パターンマツチング方式を提供することにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図に示すように、標準（８Ｘ　１２）のテンプレー
トを任意の位置に配置して、任意の大きさ及び任意の形
状のｎＸｍサイズのテンプレートを構築する。ｎＸｍ内
の各々のテンプレートについて、第１＠に示すようにパ
ターンマツチングを実行させ、その結果をｎＸｍのテン
プレートの対象画素座標までシフトする。このようにし
て得られる濃淡画像を毎回、シフト後に加算していくこ
とにより上記目的を達成することが出来る。又、第５図
のように標準テンプレートを整然と配置すれば、ｎＸｍ
のテンプレートを構築できるが、パターンマツチングは
２値画像が入力画像となるため、ｎＸｍの中で特徴のな
いエリア（例えば、オール１１　Ｑ　７１．オール“１
″といった箇所）については、パターンマツチング処理
を省略しても処理結果には影響がない、すなわち、第５
図に示すｎＸｍのテンプレートは、第１図に示すような
間引きしたテンプレートで代行しても上記目的を達成す
ることが出来るため、テンプレートパターンマツチング
に要する演算時間を削減することが達成できる。

〔作用〕

８×１２のテンプレートによるパターンマツチングは、
テンプレート内で一致した“Ｏ”、１”のパターンの画
素数（０〜９６）を対応するテンプレートの対象画素位
置に出力するものである。

・第５図に示すように、ｎＸｍのテンプレートを８′、
１ ×１２のテンプレートに分割し、分割した各々のテンプ
レートに対してパターンマツチング処理を実施する。パ
ターンマツチングにより、その都度得られる結果画像（
濃淡）をｎＸｍの対象画素まで偏差分をシフトし、順次
重ね合せていくことでｎＸｍのテンプレートによるパタ
ーンマツチング処理と等化の結果を得ることが出来る。

すなわち。

偏差分のシフト及び重ね合せ処理によりｎＸｍのテンプ
レートパターンマツチング処理が可能となるため、従来
の８×１２の単純なパターンマツチング処理に比べ、任
意パターンの候補点の特定が飛躍的に向上する。更に、
ｎＸｍの対象画素は、偏差分のシフト量を変化させるこ
とにより任意の位置に設定することが出来るため、より
フレキシビリティの高い処理が可能となる。更に、８×
１２のテンプレートに分割した全てのテンプレートを使
用する代わりに、第４図のように、特徴のあるテンプレ
ートを複数個抽出して処理を代行してもｎＸｍのテンプ
レート処理とほぼ同等の効果を得ることが出来るため、
処理時間を圧縮することができる。

尚、本発明の手法は１画像処理の基本処理によって全て
実行可能なため、現状の画像処理装置でのハードウェア
変更が不要でソフトウェアのみでｎＸｍのテンプレート
パターンマツチングと等化の処理を容易に実施すること
が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第６図〜第１１図に従い説明
する。

第６図は、画像処理装置３１のハードウェア構成を示し
たものである。画像データを入力するためのＩＴＶカメ
ラ２９２画像データを表示するためのモニタテレビ３０
１画像データ格納用の画像メモリ３２，８Ｘ１２のテン
プレートパターンマツチングを実行する画像処理プロセ
ッサ３３及びマンマシンインターフェイスのためのコン
ソールＣＲＴとから構成されている。

？ 第７図は、ｎＸｍのテンプレート設定のようすを示した
ものである。１で示される対象画像から３４で示される
パターンを抽出するため、２５ので整然と構成すること
も出来るが、ここでは、最も特徴のある部分のみ、第７
図の２１ａ〜２１ｈに示すように配置することによりお
こなう例を示す。第７図では、８×１２のテンプレート
パターンを８ケ（魔１〜８，２１ａ＝ｈ）用意している
。

２７ａ〜ｈは、各々のテンプレート２１　ａ　”　ｈの
偏差分のシフト量であるｅｎＸｍのテンプレートの対象
画素は、２８で示される位置に設定している（ｎＸｍの
テンプレートの対象画素は、偏差分のシフト量を変更す
ることにより、任意の位置に設定することができる）。

さて、予め用意した８ケのテンプレートで、順次パター
ンマツチングを実行していく、第８図（Ａ）はそのよう
すを示したものである。まず、Ｎα１のテンプレート２
１ａで対象画像に対しパターンマツチングを行うと（３
７）、テンプレート内の一致度に対応する輝度が４７で
示される濃淡画像メモリに出力される。この結果に対し
、ｎＸ石の対象画素までの偏差分として２７ａで示され
るシフト量だけ移動することにより補正する（３６ａ）
、次に＆２のテンプレートに対しても同様の処理（３８
）を実施し、先に得られた濃淡データとの加算処理を行
い格納する（３６ｂ）。

翫３〜＆８のテンプレートに付いても同様に行う。

これらの処理を第９図を使って詳述する。第９図の４１
は、Ｎα１（２１ａ）のテンプレートを用いてパターン
マツチングを行った結果で、４２はそのときの最大−散
点を示している。次に４１で示される結果を２７ａで示
される量だけシフトすると画像データは４１から４７ａ
のエリアへと移動する。更に、Ｎａ２　（２１ｂ）のテ
ンプレートを用いて同様の処理を実施すると４３のエリ
アは４７ｂへと変化する。Ｎ［Ｌｌ、　Ｎα２のパター
ンマツチング処理で得られた４７ｂをそれぞれ加算する
。

この後＆３〜Ｎα８のテンプレートに対しても同様の処
理を行い格納する。画像データは大体７〜８ビツト（１
２８〜２５６）の階調で表わされることが多いため、実
施例では第９図を見れば分るように加算の際、相加平均
をとることにより一致度゛を′０〜９６の範囲に収める
ことにより、加算の際のオーバーフローを防いでいる。

第９図で４１はテンプレート＆１によるパターンマツチ
ング結果を、４２はテンプレート＆１による最大一致座
標、４３はテンプレート＆２によるパターンマツチング
結果を示す、４４はテンプレート＆２による最大一致座
標を、４５はテンプレート魔３によるパターンマツチン
グ結果を、４６はテンプレートＮα３による最大一致座
標を４７　ａ　”　ｃはそれぞれシフト後の画像データ
を４８は加算（相加平均）後の画像データを、４９は画
像データの輝度を示す、上記の内容をフローチャートに
示すと第８図（Ｂ）のようになる、−１〜＆８による分
割パターンマツチング処理結果に対し、最大輝度の画素
座標を抽出することにより、求めようとする対象画素を
容易に特定することが出来る。尚、ここでは、８ケのテ
ンプレートを用いて分割パターンマツチング処理を実施
した例を示したが、対象図形によっては、もつと少ない
テンプレート数（例えば３ケ〜４ケ）で特定できる場合
も多い、このようなときには第８図（Ｃ）のフローチャ
ートに示す方法を・用いれば処理は更に簡略化され、処
理時間も圧縮できる。

従来の８×１２のテンプレートパターンマツチングでは
、第１０図に示す対象画像１から５１で示すテンプレー
トによりパターンマツチングを実施した場合、最大一致
座標として５０で示すように複数の候補点が抽出されて
しまい（３６）、ここから成る一点まで特定することが
難かしい。

尚、第１１図のように８×１２のテンプレートを重なり
合うように配置することも出来るため。

余り特徴の変化の少ない微妙なパターンの検出に利用す
ることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ｎＸｍ画素画像に対しＪあらかじめ定
められたテンプレートから構成されるテンプレートによ
り全体画像のパターンマツチングをおこなうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明図を、第２図〜第３図は従来方式
の説明、第４図〜第５図は分割パターンマツチング方式
の原理説明図、第６図〜第１１図は、分割パターンマツ
チング方式の実施例及び従来方式との比較説明図である
。 ２５・・・ｎＸｍのテンプレートエリア、２６・・・８
×１２のテンプレートの対象画素、２９・・・ＩＴＶカ
メラ、３ｏ・・・モニタテレビ、３１・・・画像処理装
置、高　１　図 先　５　口 爺　６　図 力　−−一鼻イ叡久ｑ工！丁ロー・ンブ某８図 （’Ｂ） 第８の （Ｃ） 范９目 ４９　−−−　　ｈ４も干−７の（軍４Ｌ纂１１図 東ｔり舎ト汁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濃淡画像データ入出力手段と、それを２値化する手
   段及び、パターンマッチングによる画像認識手段から成
   る画像処理装置におけるパターンマッチング方法におい
   て、 複数の画素から成る標準テンプレートをあらかじめ定め
   、 該標準テンプレートを２値化されたパターンマッチング
   対象画像の複数の部分に対応してモザイク状に配設せし
   め、 該配設された該標準パターン複数から構成されるパター
   ンを一つのパターンマッチングのためのテンプレートと
   し、 該２値化された処理対象任意画像のパターンマッチング
   処理をおこなうことを特徴とする分割パターンマッチン
   グ方法。 ２、前記特許請求の範囲第１項記載において、該あらか
   じめ定められた標準テンプレートの各々の一部が重複す
   るようにモザイク状に配設してなるテンプレート群を一
   つのパターンマッチングのためのテンプレートとし、処
   理対象画像のパターンマッチング処理をおこなうことを
   特徴とする分割パターンマッチング方法。