WO2002067197A1 - Dispositif de creation de caracteristique d'image a partir d'une image de n'importe quelle forme - Google Patents

Dispositif de creation de caracteristique d'image a partir d'une image de n'importe quelle forme Download PDF

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WO2002067197A1
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rectangular
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Eiji Kasutani
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Nec Corporation
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    • G06T2207/20021—Dividing image into blocks, subimages or windows

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for generating feature quantities used for image search from an image having an arbitrary shape.
  • image data is expressed by an image feature amount indicating the feature, and the similarity of each image is determined using this image feature amount.
  • devices and computer programs have been developed to search for similar images (for example, from stored images).
  • image search mainly using the features contained in the image and the color contained in the image (hereinafter referred to as the color structure feature), the similarity of the features is similar to the similarity.
  • a method of searching for images is adopted.
  • the image is divided into a plurality of blocks, the color histograms contained in each block are calculated, and a set of color histogram values for each block is calculated.
  • a method to use this feature as a color distribution feature for similarity determination and search.
  • this color distribution feature since the color hiss histogram is shown for each block, it is possible to reflect the color features and structural features of the image in the determination of the similarity.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 200925-2 discloses an image search technology that uses a frequency distribution feature that represents the color structure of an image in a frequency domain as an image feature.
  • the frequency distribution feature of the image refers to the energy of each band obtained by dividing the frequency distribution of the spectrum of the image color (average color) into a plurality of bands and analyzing the frequency. Image feature amount.
  • Fig. 1 shows the outline of the image search system described in this Japanese Patent Application Laid-Open No. 200500-25. It is a block diagram showing composition of a part.
  • This image retrieval system stores in advance an image feature quantity generation unit 102 for generating a frequency distribution feature quantity 1 0 3 from input image data 1 0 1 and a frequency distribution feature quantity of an image to be retrieved. The similarity is obtained using the frequency distribution feature quantity storage unit 104, the frequency distribution feature quantity 10 3 of the input image, and the feature quantities 1 0 5 stored in the frequency distribution feature quantity storage unit 10 4.
  • a similarity calculation unit 106 for calculating 1 0 7 is provided.
  • the image feature quantity generation unit 1 02 generates a reduced image 1 1 1 from the image data 1 0 1 A reduced image generation unit 1 1 0 and a frequency for performing frequency analysis on the generated reduced image 1 1 1 Among the orthogonal transformation coefficients 1 1 3 obtained from the analysis means 1 1 2 and the frequency analysis means 1 1 2, the direct current component and the partial alternating current component are extracted as the frequency distribution feature 10 3 Extraction means 1 1 4 is provided.
  • the color distribution feature and the frequency distribution feature are features extracted on the premise that the image is rectangular, so these features are extracted from an image having an arbitrary shape. I could not do it. For this reason, it was not possible to perform image search for an image database in which images having various shapes are mixed. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide an apparatus for generating an image feature quantity for realizing an image search from an image (target image) having an arbitrary shape.
  • an image feature quantity generation device has a rectangular area generation means, a rectangular image generation means, and an image feature quantity generation means.
  • the rectangular area generation means generates a rectangular area including the target image, which is an object for which the image feature amount is to be generated.
  • the rectangular image generation means interpolates pixel values in an area not including the target image among the obtained rectangular areas to generate a rectangular image.
  • the feature amount of the obtained rectangular image is generated by the image feature amount generating means.
  • a rectangular image generation unit is used which interpolates a predetermined pixel value into an area not including the pixel of the image of the size and generates a rectangular image.
  • Image features are extracted from an image with an arbitrary shape by enclosing the image with a rectangular area so as to include an image with an area of an arbitrary shape inside, and interpolating predetermined pixel values to pixels other than the pixels belonging to the original image. Can be generated. Also, similarities of individual images can be determined using the generated image feature quantity, and images similar to the specified image can be retrieved. Brief description of the drawings
  • Figure 1 is a block diagram showing the main components of a conventional image retrieval system:
  • FIG. 2 is a block diagram of an image feature quantity generation apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram of an image feature quantity generation unit in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a block diagram of an image feature quantity generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image feature quantity generation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a main part of an image search system according to an embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the image feature quantity generation apparatus includes a rectangular area generation unit 2, a rectangular image generation unit 3, an image feature quantity generation unit 4, and an interpolation pixel value selection unit 5.
  • a rectangular area generation unit 2 a rectangular image generation unit 3
  • an image feature quantity generation unit 4 a rectangular image generation unit 4
  • the rectangular area generation unit 2 encloses the image 1 in a rectangular area so as to include the image 1 which is a target for generating the feature amount. It is desirable to create a rectangular area in which at least one point of image 1 is adjacent to each side of the rectangular area.
  • the rectangular image generation unit 3 generates a rectangular image including the image 1 by interpolating predetermined pixel values in a region not including the pixels of the image 1 within the rectangular region obtained by the rectangular region generation unit 2. Do.
  • the pixel values to be interpolated can be determined in advance, or the pixel values selected by the interpolation pixel value selection unit 5 can be used.
  • Interpolated pixel value selection The selection unit 5 selects a representative color representative of the image from the image 1.
  • there are various methods for selecting the pixel value to be interpolated but here, only four representative methods are listed.
  • the first method is to select the average value of the pixels contained in the image 1. By correcting the average value, it is possible to suppress the variation of the DC component when generating, for example, a frequency distribution feature as an image feature.
  • the second is a method of selecting a color representative of an image from image 1 and interpolating the representative color as a pixel value. As a method of calculating representative colors, the most dominant color, the most frequent color, and the method of outputting the median can be mentioned.
  • the third method is to interpolate a color that is significantly different from the representative color or the average color in order to highlight the shape feature of the image.
  • the fourth method is to interpolate the same pixel value (for example, a gray pixel value) regardless of the image 1.
  • the image feature quantity generation unit 4 extracts an image feature quantity from the image generated by the rectangular image generation unit 3.
  • the image feature quantity generation unit 4 includes an image size conversion unit 40 and an image feature quantity extraction unit 4 1.
  • the image size conversion unit 40 includes a block division unit 401, a representative color calculation unit 402, and a representative color image generation unit 400.
  • the block division unit 401 divides the rectangular image generated by the rectangular image generation unit 3 into a predetermined number of blocks. Block division is performed to convert a rectangular image into a desired image size. For example, when it is desired to generate an image of 8 pixels ⁇ 8 pixels, the rectangular image generated by the rectangular image generation unit 3 is divided into 64 blocks (8 blocks ⁇ 8 blocks ⁇ 8 blocks).
  • the representative color calculation unit 402 calculates a color that represents each block obtained by the block division unit 401.
  • a method of calculating representative colors there are methods of outputting the most dominant color, most frequent color, and median value. It is also possible to use the average value of the pixels contained in each block.
  • the representative color image generation unit 403 generates a representative color image in which the representative color of each block calculated by the representative color calculation unit 402 is a pixel.
  • the image size conversion unit 40 also filters the rectangular image generated by the rectangular image generation unit 3 in addition to dividing the rectangular image generated by the rectangular image generation unit 3 into blocks and reducing the image. Use the image to the specified size You can also.
  • the image feature quantity extraction unit 41 generates an image feature quantity of the image obtained from the image size conversion unit 40.
  • feature quantities to be generated there are, for example, color distribution feature quantities, frequency distribution feature quantities, and the like.
  • the representative color image obtained by the representative color image generation unit 403 can be used as the color distribution feature amount.
  • the image frequency distribution feature is a feature representing the frequency distribution of the image, and for example, an image converted to a fixed size may be used to generate the frequency distribution of the image color spectrum. What consists of values (some or all of the coefficients) indicating energy for each band obtained by dividing into multiple bands and performing frequency analysis using an orthogonal matrix such as Discrete Cosine Transform (DCT) Can be mentioned. Also, this frequency distribution feature may be stored after being quantized.
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • the image feature quantities obtained by the above procedure can be used to determine the similarity of individual images and to search for images similar to the specified image.
  • Second embodiment
  • the image feature quantity generation apparatus includes a rectangular area generation unit 2, a rectangular image generation unit 3, an image feature quantity generation unit 4 and an interpolation pixel value selection unit 5.
  • the interpolation pixel selection unit 5 includes a region division unit 51, a small region representative color calculation unit 52, and an interpolation color selection unit 53.
  • the image feature quantity generation apparatus is the same as the image feature quantity generation apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The difference is that the small area representative color calculation unit 52 and the interpolation color selection unit 53 are included, and the interpolation pixel value selection unit 5 is connected to the rectangular area generation unit 2.
  • the area division unit 51 divides the rectangular area generated by the rectangular area generation unit 2 into small areas.
  • the small area representative color calculating unit 52 calculates a color representative of each small area obtained by the area dividing unit 51.
  • the representative color of each small area is selected for only the pixel of image 1 among the pixels in each small area. If the number of pixels or the ratio of the number of pixels of image 1 in each small area falls below a certain threshold, no value is substituted as an invalid area.
  • the interpolation color selection unit 53 calculates one representative color from the representative color set of each small area calculated by the small area representative color calculation unit 52, and outputs it as a pixel value used for interpolation.
  • the subsequent operation is similar to that of the first embodiment.
  • the image feature quantities obtained by the above procedure can be used to determine the similarity of individual images and to search for images similar to the specified image.
  • the image feature quantity generation apparatus comprises a rectangular area generation unit 2, a rectangular image generation unit 3, an image feature quantity generation unit 4 and an interpolation pixel value selection unit 5.
  • the rectangular image generation unit 3 includes a block division unit 3 1, a block representative color calculation unit 32, and a representative color image generation unit 33.
  • the rectangular area generation unit 2 encloses the image 1 in a rectangular area so as to include the image 1 which is an object for which the feature amount is to be generated. It is desirable to generate a rectangular area in which at least one point of image 1 is adjacent to each side of the rectangular area.
  • the rectangular image generation unit 3 converts the rectangular image obtained by the rectangular region generation unit 2 and the target image included in the inside into a region of a predetermined size and an image, and determines a region of the predetermined size.
  • a predetermined image value is interpolated to an area not including the pixels of the image of the specified size to generate a rectangular image.
  • the pixel value to be interpolated can be determined in advance or the pixel value selected by the interpolation pixel value selection unit 5 can be used. An operation example of the rectangular image generation unit 3 will be specifically described.
  • the block division unit 31 divides the rectangular area generated by the rectangular area generation unit 2 into a predetermined number of blocks. Block division is performed to convert a desired rectangular image into an image size. For example, when it is desired to generate an image of 8 pixels ⁇ 8 pixels, the rectangular image generated by the rectangular image generation unit 3 is divided into 64 blocks (eight vertical blocks ⁇ eight horizontal blocks).
  • the block representative color calculation unit 32 calculates a color representing each block obtained by the block division unit 31.
  • the representative color of each small area is selected only for the pixel of image 1 among the pixels in each block.
  • the pixel value selected by interpolation pixel value selection unit 5 is interpolated as a representative color of the block.
  • the image in the block If the number of pixels in 1 or the ratio of the number of pixels exceeds a certain threshold, the representative color is calculated from the pixels in the block.
  • a method of calculating representative colors there are methods of outputting the most dominant color, most frequent color, and median value. It is also possible to use the average value of the pixels contained in each block.
  • the representative color image generation unit 33 generates a representative color image in which the representative color of each block calculated by the representative color calculation unit 32 is a pixel.
  • the interpolation pixel value selection unit 5 selects a representative color representing an image from the image 1.
  • the first method is to select the average value of the pixels contained in the image 1. By interpolating the average value, it is possible to suppress the variation of the DC component when generating, for example, a frequency distribution feature as an image feature.
  • the second is a method of selecting a color representative of an image from image 1 and interpolating the representative color as a pixel value.
  • the third method is to interpolate colors that are significantly different from representative colors and average colors in order to highlight the shape features of the image.
  • the fourth method is to interpolate the same pixel value (for example, a gray pixel value) regardless of the image 1.
  • the image feature quantity generation unit 4 generates an image feature quantity of the representative color image obtained by the rectangular image generation unit 3.
  • feature quantities to be generated there are, for example, color distribution feature quantities, frequency distribution feature quantities, and the like.
  • the representative color image obtained by the representative color image generation unit 33 can be used as the color distribution feature amount.
  • the frequency distribution feature of an image is a feature representing the frequency distribution of an image, and as an example thereof, an image converted to a fixed size, a plurality of frequency distributions of an image's color spectrum, What is composed of values (some or all of the coefficients) indicating energy for each band obtained by dividing into bands and performing frequency analysis using an orthogonal matrix such as Discrete Cosine Transform (DCT) Be Also, this frequency distribution feature may be stored after being quantized.
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • the image feature data generation apparatus comprises a rectangular area generator 2, a rectangular image generator 3, an image feature data generator 4, and an interpolation pixel value selector 5.
  • the rectangular image generation unit 3 includes a block division unit 3 1, a block representative color calculation unit 32, and a representative color image generation unit 33.
  • the interpolation pixel value selection unit 5 includes a region division unit 5 1, a small region representative color calculation unit 52, and an interpolation color selection unit 53.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an image search system according to an embodiment of the present invention.
  • the image search system according to the present embodiment includes an image feature amount storage unit 201 and a similarity calculation unit 202.
  • image feature amounts extracted from image data are stored in advance.
  • the image feature quantity the image feature quantity obtained by the image feature quantity generation apparatus of the first to fourth embodiments shown in FIGS. 2 to 6 is used.
  • the similarity calculation unit 202 calculates the similarity between the image feature amount of the inquiry image data and the image feature amount of the pixel feature amount storage unit 20.
  • the image feature quantities of the inquiry image data can also be obtained by the image feature quantity generation apparatus of the first to fourth embodiments shown in FIGS. 2 to 6. The above procedure makes it possible to determine the similarity of individual images and to search for images similar to the specified image.
  • the image feature value generation process described in the above embodiment is not only realized by dedicated hardware, but a program for realizing the function is recorded in a computer readable recording medium,
  • the program recorded on a recording medium may be read by a computer system and executed.
  • the computer-readable recording medium refers to a recording medium such as a floppy disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM or the like, and a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • computer-readable recording media can be dynamically programmed for a short time, as in the case of sending a program via the Internet. This includes those that hold the program (transmission medium or transmission wave), and those that hold the program for a certain period of time, such as volatile memory in the computer system that becomes the server in that case.

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Description

明 細 書
任意の形状を持つ画像から画像特徴量を生成する装置 技術分野
本発明は、 任意形状を持つ画像から、 画像検索に用いる特徴量を生成する装置 に関する。 背景技術
従来より、 画像データを、 その特徴を示す画像特徴量により表現し、 この画像 特徴量を用いて各画像の類似性を判定することが行われている。 また、 類似する 画像を （例えば、 蓄積されている画像の中から） 検索するための装置やコンビュ ータプログラムが開発されている。 こうした画像検索の従来の技術では、 主とし て、 画像中に含まれる色および画像のもつ構造を表現する特徴量 （以降、 色構造 特徴量と呼ぶ) を用いて、 この特徴の類似性から類似画像を検索する方法が採用 されている。
ここで、 画像の持つ色特徴および構造特徴を表現するための従来の技術の一例 力 特開平 1 1一 3 1 6 8 1 9号公報ゃ特開 2 0 0 0— 2 5 9 8 3 2号公報に開 示されている。
特開平 1 1—3 1 6 8 1 9号公報は、 画像を複数のブロックに分割して各プロ ック中に含まれる色ヒストグラムを計算し、 その各ブロック毎の色ヒストグラム の値の集合を色分布特徴量とし、 これを類似性の判定や検索に用いる方法を提案 している。 この色分布特徴量では、 色ヒス卜グラムが各ブロック毎に示されるた め、 画像の持つ色特徴および構造特徴を類似性の判定に反映させることができる。 特開 2 0 0 0— 2 5 9 8 3 2号公報は、 画像の持つ色構造を周波数領域で表現 した周 波数分布特徴量を画像特徴量として利用する画像検索技術を開示してい る。 ここで、 画像の周波数分布特徴量とは、 画像の色 （平均色） のスぺク 卜ラム の周波数分布を複数の帯域に分割し、 周波数解析して得られた帯域毎のエネルギ 一を示す画像特徴量である。
図 1は、 この特開 2 0 0 0— 2 5 9 8 3 2号公報記載の画像検索システムの要 部の構成を示すブロック図である。 この画像検索システムは、 入力された画像デ ータ 1 0 1から周波数分布特徴量 1 0 3を生成する画像特徴量生成部 1 0 2と、 検索対象の画像の周波数分布特徴量を予め記憶しておく周波数分布特徴量記憶部 1 0 4と、 入力された画像の周波数分布特徴量 1 0 3と周波数分布特徴量記憶部 1 0 4に記憶された特徴量 1 0 5とを用いて類似度 1 0 7を算出する類似度算出 部 1 0 6を備えている。
画像特徴量生成部 1 0 2は、 画像データ 1 0 1から縮小画像 1 1 1を生成する 縮小画像生成手段 1 1 0と、 生成された縮小画像 1 1 1に対して周波数解析を行 う周波数解析手段 1 1 2と、 周波数解析手段 1 1 2から得られる直交変換係数 1 1 3の内、 直流成分及び一部交流成分を周波数分布特徴量 1 0 3として抽出する 直流成分及び一部交流成分抽出手段 1 1 4を備えている。
上記の画像検索システムは、 色分布特徴量および周波数分布特徴量が、 画像が 矩形であることを前提として抽出された特徴量であるため、 任意の形状を持つ画 像からこれらの特徴量を抽出することができなかった。 このため、 さまざまな形 状を持つ画像の混在する画像データベースを対象に画像検索を行うことができな かった。 発明の開示
本発明の目的は、 上記従来技術の欠点を解決し、 任意の形状を持つ画像 （対象 画像） から画像検索を実現するための画像特徴量を生成する装置を提供すること である。
本発明の第 1の態様によれば、 画像特徴量生成装置は矩形領域生成手段と矩形 画像生成手段と画像特徴量生成手段を有する。 矩形領域生成手段により、 画像特 徴量を生成する対象である、 対象画像を内部に含む矩形領域を生成する。 矩形画 像生成手段により、 得られた矩形領域のうち、 前記対象画像を含まない領域に画 素値を補間し、 矩形画像を生成する。 画像特徴量生成手段により、 得られた矩形 画像の特徴量を生成する。
本発明の第 2の態様では、 第 1の態様における矩形画像生成手段の代りに、 矩 形領域生成手段により得られた矩形領域および内部に含まれる対象画像を定めら れたサイズの領域および画像に変換し、 定められたサイズの領域の、 定められた サイズの画像の画素を含まない領域に所定の画素値を補間し、 矩形画像を生成す る矩形画像生成手段を用いる。
任意の形状の領域を持つ画像を内部に含むように画像を矩形領域で囲み、 原画 像に属する画素以外の画素に所定の画素値を補間することによって、 任意の形状 を持つ画像から画像特徴量を生成することができる。 また、 生成された画像特徴 量を用いて個々の画像の類似性を判定し、 指定された画像に類似する画像を検索 することができる。 図面の簡単な説明
図 1は従来の画像検索システムの主要部の構成を示すブロック図：
図 2は本発明の第 1の実施の形態の画像特徴量生成装置のブロック図； 図 3は図 2中の画像特徴量生成部のプロック図；
図 4は本発明の第 2の実施の形態の画像特徴量生成装置のブロック図 図 5は本発明の第 3の実施の形態の画像特徴量生成装置のブロック図 図 6は本発明の第 4の実施の形態の画像特徴量生成装置のブロック図 図 7は本発明の一実施の形態の画像検索システムの主要部の構成を示すブロッ ク図である。 発明を実施するための最良の形態
第 1の実施の形態
図 2を参照すると、 本発明の第 1の実施の形態の画像特徴量生成装置は矩形領 域生成部 2と矩形画像生成部 3と画像特徴量生成部 4と補間画素値選択部 5とを 備えている。
矩形領域生成部 2は、 特徴量を生成する対象である画像 1を内部に含むように 画像 1を矩形領域で囲む。 矩形領域の各辺に画像 1の少なくとも 1点が隣接する ような矩形領域を生成することが望ましい。 ，
矩形画像生成部 3は、 矩形領域生成部 2より得られた矩形領域内の、 画像 1の 画素を含まない領域に所定の画素値を補間することにより、 画像 1を内部に含む 矩形画像を生成する。 補間する画素値は、 あらかじめ決定しておくことも、 補間 画素値選択部 5により選択された画素値を利用することもできる。 補間画素値選 択部 5は、 画像 1より画像を代表する代表色を選択する。 ここで、 補間する画素 値の選択方法としてはさまざまな方法があるが、 ここでは代表的な方法を 4っ挙 げるにとどめる。
1つ目は、 画像 1に含まれる画素の平均値を選択する方法である。 平均値を補 間することにより、 画像特徴量として例えば周波数分布特徴量を生成する場合に 直流成分のばらつきを抑えることが可能となる。 2つ目は、 画像 1より画像を代 表する色を選択し、 代表する色を画素値として補間する方法である。 代表する色 の算出方法としては、 最も支配的な色、 最頻色、 中央値を出力する方法などが挙 げられる。 3つ目は、 画像の持つ形状特徴を際立たせるため、 代表色や平均色と 大きく異なる色を補間する方法である。 4つ目は、 画像 1に関係なく同じ画素値 (例えば灰色となる画素値） を補間する方法である。
画像特徴量生成部 4は、 矩形画像生成部 3よリ生成された画像よリ画像特徴量 を抽出する。
図 3を参照すると、 画像特徴量生成部 4は画像サイズ変換部 4 0と画像特徴量 抽出部 4 1 とを含む。 画像サイズ変換部 4 0はブロック分割部 4 0 1と代表色算 出部 4 0 2と代表色画像生成部 4 0 3とからなる。
ブロック分割部 4 0 1は、 矩形画像生成部 3により生成された矩形画像をあら かじめ定められた数のブロックに分割する。 ブロック分割は、 矩形画像を所望の 画像サイズに変換するように行う。 例えば、 8画素 X 8画素の画像を生成したい 場合には、 矩形画像生成部 3より生成された矩形画像を 6 4ブロック （縦 8プロ ック X横 8ブロック） に分割する。
代表色算出部 4 0 2は、 プロック分割部 4 0 1によリ得られた各プロックを代 表する色を算出する。 代表する色の算出方法としては、 最も支配的な色、 最頻色、 中央値を出力する方法などが挙げられる。 また、 各ブロックに含まれる画素の平 均値を利用することもできる。
代表色画像生成部 4 0 3は、 代表色算出部 4 0 2より算出された各ブロックの 代表色を画素とする代表色画像を生成する。
なお、 画像サイズ変換部 4 0は、 矩形画像生成部 3より生成された矩形画像を ブロック分割して画像を縮小する以外にも、 矩形画像生成部 3より生成された矩 形画像をフィルタなどを用いて定められたサイズの画像に拡大または縮小するこ ともできる。
画像特徴量抽出部 4 1は、 画像サイズ変換部 4 0から得られた画像の画像特徴 量を生成する。 生成する特徴量としては、 例えば色分布特徴量、 周波数分布特徴 量等がある。 代表色画像生成部 4 0 3により得られた代表色画像を色分布特徴量 として利用することができる。 また、 画像の周波数分布特徴量とは、 画像の周波 数分布を表す特徴量であり、 その例として一定のサイズに変換された画像を、 画 像の色のスぺク 卜ラムの周波数分布を複数の帯域に分割し、 離散コサイン変換 (Discrete Cosine Transform： D C T ) 等の直交行列を用いて周波数解析して 得られた、 帯域毎のエネルギーを示す値 （係数の一部または全て） からなるもの が挙げられる。 また、 この周波数分布特徴量は、 量子化を施した上で保存したも のとしてもよい。
上記の手順により得られた画像特徴量を用いて、 個々の画像の類似性を判定し、 指定された画像に類似する画像を検索することができる。 第 2の実施の形態
図 4を参照すると、 本発明の第 2の実施の形態の画像特徴量生成装置は矩形領 域生成部 2と矩形画像生成部 3と画像特徴量生成部 4と補間画素値選択部 5とを 備えている。 補間画素選択部 5は領域分割部 5 1と小領域代表色算出部 5 2と補 間色選択部 5 3と備えている。
図 4に示した第 2の実施の形態の画像特徴量生成装置は、 図 2に示した第 1の 実施の形態の画像特徴量生成装置とは、 補間画素値選択部 5が領域分割部 5 1 と 小領域代表色算出部 5 2と補間色選択部 5 3とを有する点、 および、 補間画素値 選択部 5が矩形領域生成部 2と接続されている点で異なる。
ここで、 補間画素値選択部 5の動作を詳細に説明する。
補間画素値選択部 5において、 まず領域分割部 5 1は、 矩形領域生成部 2によ リ生成された矩形領域を小領域に分割する。
小領域代表色算出部 5 2は、 領域分割部 5 1により得られた各小領域を代表す る色を算出する。 各小領域の代表色は、 各小領域内の画素のうち、 画像 1の画素 のみを対象に選択する。 なお、 各小領域内の画像 1の画素数または画素数の割合 が.一定のしきい値を下回った場合には、 無効領域として、 値を代入しない。 次に、 補間色選択部 5 3は、 小領域代表色算出部 5 2より算出された各小領域 の代表色の集合から、 代表色を 1つ算出し、 補間に用いる画素値として出力する。 これ以降の動作は、 第 1の実施形態と同様である。 上記の手順により得られた 画像特徴量を用いて、 個々の画像の類似性を判定し、 指定された画像に類似する 画像を検索することができる。 第 3の実施の形態
図 5を参照すると、 本発明の第 2の実施の形態の画像特徴量生成装置は矩形領 域生成部 2と矩形画像生成部 3と画像特徴量生成部 4と補間画素値選択部 5とを 備えている。 矩形画像生成部 3はブロック分割部 3 1 とブロック代表色算出部 3 2と代表色画像生成部 3 3とからなる。
まず、 矩形領域生成部 2は、 特徴量を生成する対象である画像 1を内部に含む ように画像 1を矩形領域で囲む。 矩形領域の各辺に画像 1の少なくとも 1点が隣 接するような矩形領域を生成することが望ましい。
矩形画像生成部 3は、 矩形領域生成部 2により得られた矩形領域および内部に 含まれる対象画像を、 定められたサイズの領域および画像に変換し、 この定めら れたサイズの領域の、 定められたサイズの画像の画素を含まない領域に所定の画 素値を補間し矩形画像を生成する。 補間する画素値は、 あらかじめ決定しておく ことも、 補間画素値選択部 5により選択された画素値を利用することもできる。 矩形画像生成部 3の動作例を具体的に説明する。
ブロック分割部 3 1は、 矩形領域生成部 2より生成された矩形領域をあらかじ め定められた数のブロックに分割する。 ブロック分割は、 所望の矩形画像を画像 サイズに変換するように行う。 例えば、 8画素 X 8画素の画像を生成したい場合 には、 矩形画像生成部 3より生成された矩形画像を 6 4ブロック （縦 8ブロック X横 8ブロック） に分割する。
ブロック代表色算出部 3 2は、 ブロック分割部 3 1により得られた各ブロック を代表する色を算出する。 各小領域の代表色は、 各ブロック内の画素のうち、 画 像 1の画素のみを対象に選択する。 なお、 各ブロック内の画像 1の画素数または 画素数の割合が一定のしきい値を下回つた場合には、 補間画素値選択部 5により 選択された画素値をブロックの代表色として補間する。 また、 ブロック内の画像 1の画素数または画素数の割合が一定のしきい値を上回っている場合には、 プロ ック内の画素より代表色を算出する。 代表する色の算出方法としては、 最も支配 的な色、 最頻色、 中央値を出力する方法などが挙げられる。 また、 各ブロックに 含まれる画素の平均値を利用することもできる。
次に、 代表色画像生成部 3 3は、 代表色算出部 3 2により算出された各ブロッ クの代表色を画素とする代表色画像を生成する。
補間画素値選択部 5は、 画像 1より画像を代表する代表色を選択する。 ここで、 補間する画素値の選択方法としてはさまざまな方法があるが、 代表的な方法を 4 つ挙げる。 1つ目は、 画像 1に含まれる画素の平均値を選択する方法である。 平 均値を補間することにより、 画像特徴量として例えば周波数分布特徴量を生成す る場合の直流成分のばらつきを抑えることが可能となる。 2つ目は、 画像 1より 画像を代表する色を選択し、 代表する色を画素値として補間する方法である。 代 表する色の算出方法としては、 最も支配的な色、 最頻色、 中央値を出力する方法 などが挙げられる。 3つ目は、 画像の持つ形状特徴を際立たせるため、 代表色や 平均色と大きく異なる色を補間する方法である。 4つ目は、 画像 1に関係なく同 じ画素値 （例えば灰色となる画素値） を補間する方法である。
画像特徴量生成部 4は、 矩 画像生成部 3により得られた代表色画像の画像特 徴量を生成する。 生成する特徴量としては、 例えば色分布特徴量、 周波数分布特 徴量等がある。 ここで代表色画像生成部 3 3により得られた代表色画像を色分布 特徴量として利用することができる。 また、 画像の周波数分布特徴量とは、 画像 の周波数分布を表す特徴量であり、 その例として一定のサイズに変換された画像 を、 画像の色のスぺク卜ラムの周波数分布を複数の帯域に分割し、 離散コサイン 変換 （Discrete Cosine Transform： D C T ) 等の直交行列を用いて周波数解析 して得られた、 帯域毎のエネルギーを示す値 （係数の一部または全て） からなる ものが挙げられる。 また、 この周波数分布特徴量は、 量子化を施した上で保存し たものとしてもよい。
上記の手順によリ得られた画像特徴量を用いて、 個々の画像の類似性を判定し、 指定された画像に類似する画像を検索することができる。 第 4の実施の形態 図 6を参照すると、 本発明の第 4の実施の形態の画像特徴量生成装置は矩形領 域生成部 2と矩形画像生成部 3と画像特徴量生成部 4と補間画素値選択部 5とを 備えている。 また、 矩形画像生成部 3は、 ブロック分割部 3 1 とブロック代表色 算出部 3 2と代表色画像生成部 3 3と備えている。 さらに、 補間画素値選択部 5 は領域分割部 5 1 と小領域代表色算出部 5 2と補間色選択部 5 3とを備えている。 図 6に示した本実施形態の画像特徴量生成装置は、 図 5に示した第 3の実施形 態の画像特徴量生成装置と、 補間画素値選択部 5が領域分割部 5 1と小領域代表 色算出部 5 2と補間色選択部 5 3とを有する点で異なる。 この補間画素値選択部 5は、 第 2の実施の形態に示した補間画素値選択部 5と同様の働きをするため、 その説明は省略する。 上記の手順により得られた画像特徴量を用いて、 個々の画 像の類似性を判定し、 指定された画像に類似する画像を検索することができる。 図 7は、 本発明の一実施例の形態の画像検索システムの構成を示すブロック図 である。 本実施の形態の画像検索システムは、 画像特徴量記憶部 2 0 1 と類似度 算出部 2 0 2からなる。
画像特徴量記憶部 2 0 1は、 画像データより抽出された画像特徴量があらかじ め保存されている。 なお、 画像特徴量としては、 図 2から図 6に示した第 1から 第 4の実施の形態の画像特徴量生成装置によって得られる画像特徴量を用いてい る。 類似度算出部 2 0 2は、 問合せ画像データの画像特徴量と、 画素特徴量記憶 部 2 0の画像特徴量の類似度を算出する。 問合せ画像データの画像特徴量も、 図 2から図 6に示した第 1から第 4の実施の形態の画像特徴量生成装置によって得 ることができる。 上記の手順により、 個々の画像の類似性を判定し、 指定された 画像に類似する画像を検索することができる。
なお、 以上の実施形態で示した画像特徴量生成処理は専用のハードウェアによ リ実現されるもの以外に、 その機能を実現するためのプログラムをコンピュータ 読み取り可能な記録媒体に記録して、 この記録媒体に記録されたプログラムをコ ンピュータシステムに読み込ませ、 実行するものであってもよい。 コンピュータ 読み取り可能な記録媒体とは、 フロッピーディスク、 光磁気ディスク、 C D— R O M等の記録媒体、 コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の 記憶装置を指す。 さらに、 コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、 インターネ ットを介してプログラムを送信する場合のように、 短時間の間、 動的にプログラ ムを保持するもの （伝送媒体もしくは伝送波）、 その場合のサーバとなるコンビ ユータシステム内部の揮発性メモリのように、 一定時間プログラムを保持してい るものも含む。

Claims

請求の範囲
1 . 画像特徴量を生成する対象である対象画像から画像特徴量を生成する装置 であって、
前記対象画像を内部に含む矩形領域を生成する矩形領域生成手段と、
前記矩形領域生成手段によリ得られた矩形領域内の、 前記対象画像を含まない 領域に画素値を補間し、 矩形画像を生成する矩形画像生成手段と、
前記矩形画像生成手段により得られた矩形画像の特徴量を生成する画像特徴量 生成手段と、
を有する画像特徴量生成装置。
2 . 前記矩形領域生成手段より得られる矩形領域は前記対象画像に外接する、 請求項 1に記載の装置。
3 . 前記対象画像を含まない領域に補間するための画素値を選択する補間画素値 選択手段をさら有する、 請求項 1に記載の装置。
4 . 前記補間画素値選択手段は、 前記対象画像より画像を代表する代表色を前 記画素値として選択する、 請求項 3に記載の装置。
5 . 前記補間画素値選択手段が、
前記矩形領域生成手段により得られた領域を小領域に分割する領域分割手段と、 前記領域分割手段により得られた各小領域の代表色を算出する小領域代表色算 出手段と、
前記算出された各小領域の代表色の集合よリ前記画素値とする代表色を選択す る補間色選択手段とを含む、 請求項 3に記載の装置。
6 . 前記領域分割手段は、 前記矩形領域を 6 4個の矩形領域に分割する、 請求 項 5に記載の装置。
7 . 前記小領域代表色算出手段は、 前記領域分割手段により得られた小領域の うち、 前記対象画像の画素数が所定のしきい値以下の小領域からは代表色を抽出 しない、 請求項 5に記載の装置。
8 . 前記小領域代表色算出手段は、 前記領域分割手段により得られた小領域の うち、 前記対象画像の画素数が所定のしきい値以上の小領域内に含まれる前記対 象画像の画素のみよリ代表色を算出する、 請求項 7に記載の装置。
9 . 前記画像特徴量生成手段は、 前記矩形画像生成手段により得られた画像を定 められたサイズの画像に拡大または縮小する画像サイズ変換手段を含み、 前記画 像変換サイズ手段より得られた画像より特徴量を生成する、 請求項 1に記載の装
1 0 . 前記画像サイズ変換手段は、
前記矩形画像生成手段により得られた画像をプロックに分割するプロック分割 手段と、
前記ブロック分割手段により得られた各ブロックの代表色を算出するブロック 代表色算出手段と、
前記算出された各ブロックの代表色を画素とする画像を生成するブロック代表 色画像生成手段と
を含む、 請求項 9に記載の装置。
1 1 . 前記ブロック分割手段は、 前記矩形画像生成手段により得られた画像を 6 4ブロックに分割する、 請求項 1 0に記載の装置。
1 2 . 前記画像特徴量生成手段は、 前記矩形画像生成手段または前記画像サイ ズ変換手段により得られた画像に対して周波数解析を行い、 得られた係数の一部 または全てを画像特徴量とする、 請求項 1に記載の装置。
1 3 . 前記画像特徴量生成手段は、 前記矩形画像生成手段または前記画像サイ ズ変換手段により得られた画像に対して周波数解析を行い、 得られた係数の一部 または全てに対して量子化を施し、 得られた係数を画像特徴量とする、 請求項 1 に記載の装置。
1 4 . 画像特徴量を生成する対象である対象画像から画像特徴量を生成する装 置であって、
対象画像を内部に含む矩形領域を生成する矩形領域生成手段と、
前記矩形領域生成手段により得られた矩形領域および内部に含まれる対象画像 を定められたサイズの領域および画像にそれぞれ変換し、 前記定められたサイズ の領域の、 定められたサイズの画像の画素を含まない領域に所定の画素値を補間 し、 矩形画像を生成する矩形画像生成手段と、
前記矩形画像生成手段により得られた画像の特徴量を生成する画像特徴量生成 手段と、
を備える画像特徴量生成装置。
1 5 . 前記矩形領域生成手段より得られる矩形領域は前記対象画像に外接する、 請求項 1 4に記載の装置。
1 6 . 前記対象画像を含まない領域に補間するための画素値を選択する補間画 素値選択手段をさらに備える、 請求項 1 4に記載の装置。
1 7 . 前記補間画素値選択手段は、 前記対象画像より画像を代表する代表色を 前記画素値として選択する、 請求項 1 6に記載の装置。
1 8 . 前記補間画素値選択手段が、
前記矩形領域生成手段より得られた領域を小領域に分割する領域分割手段と、 前記領域分割手段により得られた各小領域の代表色を算出する小領域代表色算 出手段と、
前記算出された各小領域の代表色の集合より、 前記画素値とする代表色を選択 する補間色選択手段と
を含む、 請求項 1 6に記載の装置。
1 9 . 前記領域分割手段は前記矩形領域を 6 4個の矩形領域に分割する、 請求 項 1 8に記載の装置。
2 0 . 前記小領域代表色算出手段は、 前記領域分割手段により得られた小領域 のうち、 前記対象画像の画素数が所定のしきい値以下の小領域からは代表色を抽 出しない、 請求項 1 8に記載の装置。
2 1 . 前記小領域代表色算出手段は、 前記領域分割手段によリ得られた小領域 のうち、 前記対象画像の画素数が所定のしきい値以上の小領域内に含まれる前記 対象画像の画素のみより代表色を算出する、 請求項 2 0に記載の装置。
2 2 . 前記矩形画像生成手段が、
前記矩形領域生成手段よリ得られた領域をプロックに分割するプロック分割手 段と、
前記領域分割手段により得られる各ブロックの代表色を算出するブロック代表 色算出手段と、
前記算出された各ブロックの代表色の集合を画素値とする代表色画像生成手 段と、
を含む請求項 1 4に記載の装置。
2 3 . 前記ブロック分割手段は前記矩形領域を 6 4個のブロックに分割する、 請求項 2 2に記載の装置。
2 4 . 前記ブロック代表色算出手段は、 前記領域分割手段により得られたプロ ックのうち、 ブロック内に含まれる前記対象画像の画素数が所定のしきい値以下 のブロックの場合には、 請求項 1 6に記載の前記補間画素選択手段より選択され た画素値を代表色として補間する、' 請求項 2 2に記載の装置。
2 5 . 前記ブロック代表色算出手段は、 前記領域分割手段により得られたプロ ックのうち、 ブロック内に含まれる前記対象画像の画素数が所定のしきい値以上 のブロックの場合には、 該ブロック内に含まれる前記対象画像の画素のみよリ代 表色を算出する、 請求項 2 4に記載の装置。
2 6 . 前記画像特徴量生成手段は、 前記矩形画像生成手段により得られた画像 に対して周波数解析を行い、 得られた係数の一部または全てを画像特徴量とする、 請求項 1 4に記載の画像特徴量生成装置。
2 7 . 前記画像特徴量生成手段は、 前記矩形画像生成手段によリ得られた画像 に対して周波数解析を行い、 得られた係数の一部または全てに対して量子化を施 して得られる係数を画像特徴量とする、 請求項 1 4に記載の装置。
2 8 . コンピュータに画像特徴量を生成する対象である対象画像から画像特徴 量を生成させるコンピュータプログラムであって、
前記対象画像を内部に含む矩形領域を生成する第 1の命令セッ卜と、
前記第 1の命令セッ卜により得られた矩形領域内の、 前記対象画像を含まない 領域に画素値を補間し、 矩形画像を生成する第 2の命令セッ卜と、
前記第 2の命令セットによリ得られた矩形画像の特徴量を生成する第 3の命令 セッ卜と、
を有するコンピュータプログラム。
2 9 . コンピュータに画像特徴量を生成する対象である対象画像から画像特徴 量を生成させるコンピュータプログラムであって、
前記対象画像を内部に含む矩形領域を生成する第 1の命令セッ卜と、
前記第 1の命令セッ卜により得られた矩形領域および内部に含まれる対象画像 を定められたサイズの領域および画像にそれぞれ変換し、 前記定められたサイズ の領域の、 定められたサイズの画像の画素を含まない領域に所定の画素値を補間 し、 矩形画像を生成する第 2の命令セットと、
前記第 2の命令セッ卜によリ得られた画像に対して特徴量を生成する第 3の命 令セットと を備えるコンピュータプログラム。
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