WO2008034156A1 - Method and system for comparing the similarity of objects - Google Patents

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WO2008034156A1
WO2008034156A1 PCT/AT2007/000445 AT2007000445W WO2008034156A1 WO 2008034156 A1 WO2008034156 A1 WO 2008034156A1 AT 2007000445 W AT2007000445 W AT 2007000445W WO 2008034156 A1 WO2008034156 A1 WO 2008034156A1
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similarity
image
statistical
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PCT/AT2007/000445
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Inventor
Alessandro Del Bianco
Andreas Kurzmann
Original Assignee
Ipac Improve Process Analytics And Control Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/74—Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
    • G06V10/75—Organisation of the matching processes, e.g. simultaneous or sequential comparisons of image or video features; Coarse-fine approaches, e.g. multi-scale approaches; using context analysis; Selection of dictionaries
    • G06V10/758—Involving statistics of pixels or of feature values, e.g. histogram matching

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a method by which two images can be assessed in an objective manner for equality or similarity of the visual impression of these images.
  • the human eye responds differently to different colors and patterns, and there is a need for a comparison method that allows the user to make an objective and reproducible assessment.
  • a comparison method that allows the user to make an objective and reproducible assessment.
  • printed surfaces od. Like. It is necessary to produce the same color or optically equal appearing reproductions and automate corresponding test methods and objectify.
  • the procedure according to the invention With the procedure according to the invention, a correspondingly large resolution due to a digital image recording can take place; Furthermore, the size of the image areas to be compared can be multiplied in comparison to the image areas of conventional colorimeters. In particular, by the procedure according to the invention a test can be realized which corresponds to the color and spatial resolution of the eye. .
  • two intensity images or sets of images from a given image area whose intensities correspond to color intensities or gray values or a predetermined wavelength can thus be compared with the procedure according to the invention. It is essential that the two image areas to be compared
  • the determination of the statistical distribution of the intensities can be carried out with the aid of various statistical determination methods.
  • the determination of the similarity of the two statistical distributions can also be made using different statistical methods.
  • the methods used to determine the statistical distribution of the intensities are in particular: a) the creation of histograms with selectable class division; the intensity frequency distribution is a measure of the probability that a pixel has a given intensity. b) The creation of three-dimensional intensity surfaces, these being
  • the obtained similarity value for the two statistical distributions can be assessed in absolute or relative terms or discriminated against.
  • different requirements can be applied to the similarity of the statistical distributions or to the similarity of two object images to be compared.
  • the features of claim 3 since it two object images or an actual image or a target image with respect to different color channels or
  • Wavelength ranges can be subjected to the similarity comparison.
  • the features of claim 4 are advantageous because the evaluation can be facilitated if only those images are used for the evaluation, the visual impression of which is relevant to the human eye in each case.
  • Number of images of the two image sets can be rated as similar.
  • FIG. 1 shows two object images to be compared
  • FIG. 2 shows two image sets to be compared with one another, each of which has been obtained from an object
  • a digital image is created by means of an image acquisition unit in order to determine the similarity of the recorded images
  • the one picture could be a picture taken by one
  • Item is taken and is an actual image and the other image to a stored in existing form image, further a target image, act. Now, a comparison of the two images is made to determine the similarity of the respective recorded areas of the objects or the actual and the target image.
  • an identical region 2, 2 ' is determined from the images 1, 1' having a multiplicity of pixels or pixels 4 or 4 1 , which is used as a basis for the comparison.
  • This area 2, 2 ' may comprise any size; however, it is essential that the area 2, 2 "comprise the same pixels or pixel areas in the two images 1, 1 ', that is to say pixel areas which are one and the same
  • Intensities of the individual pixels or predetermined pixel areas determined. Provided If the image 1 'is a target image, these intensity values can already be present in stored form.
  • the similarity of the intensity distributions in the two images 1, 1 ' is checked or determined.
  • the determination of the statistical distribution of the intensities is preferably carried out by formation of intensity histograms or by means of other functions.
  • the comparison of the similarities of the two determined distributions is made e.g. by using the Kolmogoroff-Smirnov test with a given significance or by using a T-test or F-test, each with a given significance or by means of other, in particular statistical, tests.
  • the similarity of the two distributions provides a measure of the similarity of the images to be compared. This measure gives a statement as to whether or not there is similarity, or the result of the comparison can be used as a measure for the assessment of the similarity, e.g. by comparison with a predetermined threshold.
  • FIG. 3 shows an intensity histogram as an example of the statistical distribution of the intensities in an image. If intensity histograms are produced for the two images to be compared, it depends on the similarity of the intensity histograms whether the two images are to be regarded as similar. The assessment of the similarity of the two intensity histograms can be made based on corresponding descriptors of the intensity histograms. For this purpose, statistical quantities, such as e.g. Mean, mode, median, standard deviation, variance, skew, kurtosis or other descriptors, the respective statistical distribution, in particular an intensity histogram are used.
  • statistical quantities such as e.g. Mean, mode, median, standard deviation, variance, skew, kurtosis or other descriptors, the respective statistical distribution, in particular an intensity histogram are used.
  • FIG. 2 shows image sets which originate from two objects or from an actual image of an object and, in particular, a stored target image.
  • These image sets can, for example, as shown in Fig. 2, include images in the color channels RGB.
  • the individual images could be hyperspectral images in a predetermined wavelength range, in particular between 360 nm and 830 nm, preferably between 380 nm and 780 nm, the individual images corresponding to a spectral resolution of, for example, 1 nm to 5 nm.
  • the individual images of each image set which in turn respectively correspond to identical or congruent image regions or article regions, are compared with one another. For this purpose, in each image of the one image set and in each image of the other image set assigned to this image, the statistical distribution of the intensities and then checks the similarity of the two statistical distributions of these corresponding images.
  • the extent to which the extent of similarity of individual images of the two image sets should have relevance to the overall similarity of the object areas represented by the two image sets or to the correspondence of an actual image with a target image must be determined for the evaluation. It could be provided that similarity between the two sets of images or the two subject areas is given only if similarity was found for all the images of the two sets of images to be compared. In the same way, however, similarity can also be recognized if a certain predetermined percentage of images of the two image sets has been evaluated as similar.
  • the images to be compared or the corresponding images must have the same spatial resolution, otherwise a corresponding conversion of the image coordinates would have to take place in order to be able to compare identical or congruent image areas in the images to be compared or corresponding.
  • the selection of congruent image areas is carried out in particular in a preprocessing of the images to be compared.

Abstract

The invention relates to a method and system for comparing the similarity of objects, or of digital object images taken of two objects, by the application of statistical methods. According to the invention, it is provided that identical or congruent image regions are selected from the two object images, or that the two object images represent identical or congruent image regions, that for each of these two identical or congruent image regions the statistical distribution of the intensities of the individual pixels and/or of prespecified pixel regions is determined using the same function, that the similarity of the statistical distributions of the intensities for the two identical or congruent image regions obtained with statistical methods, in particular with a similarity function, is examined, and that the extent of the similarity of the two statistical distributions of the intensities is invoked as a measure of the similarity of the two object images.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ähnlichkeitsvergleich von Gegenständen Method and device for similarity comparison of objects
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu erstellen, mit dem zwei Bilder in objektiver Weise auf Gleichheit bzw. Ähnlichkeit des optischen Eindruckes dieser Bilder beurteilt werden können.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. The object of the invention is to provide a method by which two images can be assessed in an objective manner for equality or similarity of the visual impression of these images.
Das menschliche Auge spricht auf unterschiedliche Farben und Muster unterschiedlich an und es besteht Bedarf an einem Vergleichsverfahren, das dem Benutzer eine objektive und reproduzierbare Beurteilung ermöglicht. Beispielsweise bei der Herstellung von Dekorpapieren, bedruckten Oberflächen od. dgl. ist es erforderlich, farbgleiche bzw. optisch gleich Erscheinende Reproduktionen herzustellen und entsprechende Prüfverfahren zu automatisieren und zu objektivieren.The human eye responds differently to different colors and patterns, and there is a need for a comparison method that allows the user to make an objective and reproducible assessment. For example, in the production of decorative papers, printed surfaces od. Like. It is necessary to produce the same color or optically equal appearing reproductions and automate corresponding test methods and objectify.
Erfindungsgemäß werden diese Ziele bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen erreicht.These objects are achieved according to the invention in a method of the type mentioned above with the features specified in the characterizing part of claim 1.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, große aber auch kleineWith the method according to the invention, it is possible to large but also small
Flächen bzw. Teilbereiche von Gegenständen zu überprüfen und bezüglich Ähnlichkeit zu bewerten. Des Weiteren ist es möglich, Ist-Bilder von Gegenständen mit Sollwertbildern von Gegenständen zu vergleichen und dadurch z.B. Abweichungen in der Produktion vonCheck surfaces or parts of objects and evaluate their similarity. Furthermore, it is possible to compare actual images of objects with setpoint images of objects and thereby, e.g. Deviations in the production of
Gegenständen von vorgegebenen Sollwerten festzustellen.Determine objects of predetermined setpoints.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgangsweise kann eine entsprechend große Auflösung aufgrund einer digitalen Bildaufzeichnung erfolgen; des Weiteren kann die Größe der zu vergleichenden Bildbereiche im Vergleich zu den Bildbereichen von konventionellen Farbmessgeräten vervielfacht werden. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Vorgangsweise eine Prüfung realisiert werden, die der farblichen und räumlichen Auflösung des Auges entspricht. ,With the procedure according to the invention, a correspondingly large resolution due to a digital image recording can take place; Furthermore, the size of the image areas to be compared can be multiplied in comparison to the image areas of conventional colorimeters. In particular, by the procedure according to the invention a test can be realized which corresponds to the color and spatial resolution of the eye. .
Von besonderem Vorteil ist die in Anspruch 2 beschriebene Vorgangsweise, die ermöglicht, zwei Gegenstandsbilder in spektraler Auflösung zu untersuchen. Die in diesem Fall zur Auswertung herangezogenen Bildsätze können z.B. Bilder unterschiedlicher Farbkanäle oder hyperspektrale Bilder mit vorgegebenenOf particular advantage is the procedure described in claim 2, which makes it possible to examine two object images in spectral resolution. The image sets used in this case for the evaluation can e.g. Images of different color channels or hyperspectral images with given
Wellenlängenbereichen sein.Be wavelength ranges.
Je nach Wahl können somit mit der erfindungsgemäßen Vorgangsweise zwei Intensitätsbilder oder Sätze von Bildern von einem vorgegebenen Bildbereich verglichen werden, deren Intensitäten Farbintensitäten oder Grauwerten oder einer vorgegebenen Wellenlänge entsprechen. Es ist wesentlich, dass die beiden zu vergleichenden Bildbereiche derDepending on the choice, two intensity images or sets of images from a given image area whose intensities correspond to color intensities or gray values or a predetermined wavelength can thus be compared with the procedure according to the invention. It is essential that the two image areas to be compared
Gegenstandsbilder bzw. der einzelnen korrespondierenden Bilder der zu vergleichendenObject images or the individual corresponding images of the to be compared
Bildsätze ident bzw. deckungsgleich ausgewählt werden, da anderenfalls dasImage sets ident or congruent to be selected, otherwise the
Vergleichsergebnis betreffend die statistische Verteilung der Intensitäten nicht als relevant zu betrachten wäre.Would not be considered relevant to compare the statistical distribution of the intensities.
Die Ermittlung der statistischen Verteilung der Intensitäten kann unter Zuhilfenahme verschiedener statistischer Bestimmungsmethoden erfolgen. Auch die Ermittlung der Ähnlichkeit der beiden statistischen Verteilungen kann unter Zuhilfenahme unterschiedlicher statistischer Methoden vorgenommen werden. Als Verfahren zur Ermittelung der statistischen Verteilung der Intensitäten kommen vor allem in Frage: a) Die Erstellung von Histogrammen mit wählbarer Klasseneinteilung; die Intensitätsfrequenzverteilung ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass ein Pixel eine gegebene Intensität besitzt. b) Die Erstellung von dreidimensionalen Intensitätsflächen, wobei dieseThe determination of the statistical distribution of the intensities can be carried out with the aid of various statistical determination methods. The determination of the similarity of the two statistical distributions can also be made using different statistical methods. The methods used to determine the statistical distribution of the intensities are in particular: a) the creation of histograms with selectable class division; the intensity frequency distribution is a measure of the probability that a pixel has a given intensity. b) The creation of three-dimensional intensity surfaces, these being
Intensitätsflächen direkt oder nach Verarbeitung zu einer regulären Funktion, z.B. durch Fitting oder Glättung, eingesetzt werden.Intensity areas directly or after processing to a regular function, e.g. by fitting or smoothing, are used.
Als Ähnlichkeitsfunktionen bzw. als Verfahren zum Vergleich der ermittelten statistischen Verteilungen kommen in Frage: a) Wenn das Histogramm eine ausreichende Anzahl von relevanten KlassenPossible similarity functions or methods for comparing the statistical distributions determined are: a) If the histogram has a sufficient number of relevant classes
(„Bins") besitzt, d.h. das Histogramm kann mittels einer kontinuierlichen Funktion approximiert werden, kann der Kolmogoroff-Smirnov-Test verwendet werden. Sofern eine Approximation aufgrund zu wenig relevanter Klassen nicht möglich ist, wird der CHI- Quadrat-Test (χ2-Test) verwendet. b) Nichtparametrische Tests("Bins"), ie the histogram can be approximated using a continuous function, the Kolmogoroff-Smirnov test can be used If the approximation is not possible due to insufficiently relevant classes, the CHI square test (χ 2 Test) b) Nonparametric tests
Zeichentest Wilcoxon-Test c) Tests auf TrendsCharacter test Wilcoxon test c) Tests for trends
Test von Cox und Stuart Test nach MannTest by Cox and Stuart Test by Man
Der erhaltene Ähnlichkeitswert betreffend die beiden statistischen Verteilungen kann absolut oder relativ bewertet bzw. einer Diskriminierung unterzogen werden. Für unterschiedliche Einsatzzwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit unterschiedliche Anforderungen an die Ähnlichkeit der statistischen Verteilungen bzw. an die Ähnlichkeit von zwei zu vergleichenden Gegenstandsbildern angelegt werden. Von Vorteil sind die Merkmale des Anspruchs 3, da damit zwei Gegenstandsbilder bzw. ein Ist-Bild bzw. ein Sollbild hinsichtlich unterschiedlicher Farbkanäle bzw.The obtained similarity value for the two statistical distributions can be assessed in absolute or relative terms or discriminated against. For different purposes of the method according to the invention, therefore, different requirements can be applied to the similarity of the statistical distributions or to the similarity of two object images to be compared. Of advantage are the features of claim 3, since it two object images or an actual image or a target image with respect to different color channels or
Wellenlängenbereichen dem Ähnlichkeitsvergleich unterzogen werden können.Wavelength ranges can be subjected to the similarity comparison.
Die Merkmale des Anspruches 4 sind von Vorteil, da damit die Auswertung erleichtert werden kann, wenn zur Auswertung nur diejenigen Bilder herangezogen werden, deren optischer Eindruck auf das menschliche Auge in dem jeweiligen Fall relevant ist.The features of claim 4 are advantageous because the evaluation can be facilitated if only those images are used for the evaluation, the visual impression of which is relevant to the human eye in each case.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruches 5 kann man auch aus der Anzahl der ähnlichen Bilder der beiden Bildsätze ein zusätzliches Maß für die Ähnlichkeit der beiden Gegenstandsbilder herleiten. Man könnte allenfalls als Kriterium für die Ähnlichkeit der beiden Gegenstandsbilder ansetzen, dass die beiden Gegenstandsbilder nur dann als ähnlich anzusehen sind, wenn alle oder eine einen gewissen Schwellwert übersteigendeAccording to the features of claim 5, one can also derive an additional measure of the similarity of the two object images from the number of similar images of the two image sets. At best, one could assume that the two object images can only be regarded as similar if all or one exceeds a certain threshold value as a criterion for the similarity of the two object images
Anzahl der Bilder der beiden Bildsätze als ähnlich bewertet werden.Number of images of the two image sets can be rated as similar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 zwei zu vergleichende Gegenstandsbilder, Fig. 2 zwei miteinander zu vergleichende Bildsätze, die jeweils von einem Gegenstand erhalten wurden, Fig. 3 einIn the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows two object images to be compared, FIG. 2 shows two image sets to be compared with one another, each of which has been obtained from an object, FIG
Intensitäts-Histogramm.Intensity histogram.
Anhand eines Beispiels wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.By way of example, the inventive method will be explained in more detail.
Von zwei unterschiedlichen Gegenständen wird jeweils ein digitales Bild mittels einer Bildaufnahmeeinheit erstellt, um die Ähnlichkeit der aufgenommenenFrom two different objects, a digital image is created by means of an image acquisition unit in order to determine the similarity of the recorded images
Oberflächenbereiche zu prüfen. Diese beiden Bilder sind in Fig. 1 mit 1 und 1' bezeichnet.Check surface areas. These two images are designated in FIG. 1 by 1 and 1 '.
In gleicher Weise könnte es sich bei dem einen Bild um ein Bild handeln, das von einemIn the same way, the one picture could be a picture taken by one
Gegenstand aufgenommen wird und ein Ist-Bild ist und beim anderen Bild um ein in gespeicherter Form vorliegendes Bild, des Weiteren ein Sollbild, handeln. Es soll nunmehr ein Vergleich der beiden Bilder erfolgen, um die Ähnlichkeit der jeweiligen aufgenommenen Bereiche der Gegenstände bzw. des Ist- und des Sollbildes festzustellen.Item is taken and is an actual image and the other image to a stored in existing form image, further a target image, act. Now, a comparison of the two images is made to determine the similarity of the respective recorded areas of the objects or the actual and the target image.
Entsprechend wird aus den eine Vielzahl von Pixel bzw. Bildpunkten 4 bzw. 41 besitzenden Bildern 1 , 1' jeweils ein identer Bereich 2, 2' ermittelt, der dem Vergleich zugrunde gelegt wird. Dieser Bereich 2, 2' kann eine beliebige Größe umfassen; es ist jedoch wesentlich, dass der Bereich 2, 2" die selben Pixel bzw. Pixelbereiche in den beiden Bildern 1 , 1' umfasst, das heißt Pixelbereiche, die auf ein- und denselbenCorrespondingly, an identical region 2, 2 'is determined from the images 1, 1' having a multiplicity of pixels or pixels 4 or 4 1 , which is used as a basis for the comparison. This area 2, 2 'may comprise any size; however, it is essential that the area 2, 2 "comprise the same pixels or pixel areas in the two images 1, 1 ', that is to say pixel areas which are one and the same
Gegenstandsbereich zurückgehen bzw. die übereinstimmenden bzw. einander zugeordneten Bildbereichen des Ist- und Sollbildes entsprechen. Für diese beiden Bildbereiche 2, 2' wird jeweils die statistische Verteilung derReturning object range or correspond to the matching or mutually associated image areas of the actual and target image. For these two image areas 2, 2 ', the statistical distribution of the
Intensitäten der einzelnen Pixel bzw. von vorgegebenen Pixelbereichen ermittelt. Sofern es sich beim Bild 1' um ein Sollbild handelt, können diese Intensitätswerte bereits in abgespeicherter Form vorliegen.Intensities of the individual pixels or predetermined pixel areas determined. Provided If the image 1 'is a target image, these intensity values can already be present in stored form.
Sobald die statistische Verteilung der Intensitäten für einen bestimmten Farbkanal bzw. Wellenlängenbereich für die beiden Gegenstandsbilder bzw. für das Ist-Bild und das Sollbild festliegen, erfolgt eine Überprüfung bzw. Ermittlung der Ähnlichkeit der Intensitätsverteilungen in den beiden Bildern 1 , 1'.As soon as the statistical distribution of the intensities for a specific color channel or wavelength range for the two object images or for the actual image and the target image is established, the similarity of the intensity distributions in the two images 1, 1 'is checked or determined.
Die Ermittlung der statistischen Verteilung der Intensitäten erfolgt vorzugsweise durch Bildung von Intensitäts-Histogrammen oder mittels anderer Funktionen.The determination of the statistical distribution of the intensities is preferably carried out by formation of intensity histograms or by means of other functions.
Der Vergleich der Ähnlichkeiten der beiden ermittelten Verteilungen erfolgt z.B. durch Anwendung des Kolmogoroff-Smirnov-Tests mit einer vorgegebenen Signifikanz oder unter Anwendung eines T-Tests bzw. F-Tests, jeweils mit einer vorgegebenen Signifikanz oder mittels anderer, insbesondere statistischer, Tests.The comparison of the similarities of the two determined distributions is made e.g. by using the Kolmogoroff-Smirnov test with a given significance or by using a T-test or F-test, each with a given significance or by means of other, in particular statistical, tests.
Die Ähnlichkeit der beiden Verteilungen bildet ein Maß für die Ähnlichkeit der zu vergleichenden Bilder. Dieses Maß gibt eine Aussage, ob Ähnlichkeit vorliegt oder nicht bzw. kann das Resultat des Vergleichs als Maß für die Beurteilung der Ähnlichkeit herangezogen werden, z.B. durch Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellwert.The similarity of the two distributions provides a measure of the similarity of the images to be compared. This measure gives a statement as to whether or not there is similarity, or the result of the comparison can be used as a measure for the assessment of the similarity, e.g. by comparison with a predetermined threshold.
In Fig. 3 ist ein Intensitäts-Histogramm als Beispiel für die statistische Verteilung der Intensitäten in einem Bild dargestellt. Sofern für die beiden zu vergleichenden Bilder Intensitäts-Histogramme hergestellt werden, so hängt es von der Ähnlichkeit der Intensitäts-Histogramme ab, ob die beiden Bilder als ähnlich zu beurteilen sind. Die Beurteilung der Ähnlichkeit der beiden Intensitäts-Histogramme kann basierend auf entsprechenden Deskriptoren der Intensitäts-Histogramme vorgenommen werden. Dazu können statistische Größen, wie z.B. Mittelwert, Modus, Median, Standardabweichung, Varianz, Schiefe, Kurtosis oder andere Deskriptoren, der jeweiligen statistischen Verteilung, insbesondere eines Intensitäts-Histogramms, herangezogen werden.FIG. 3 shows an intensity histogram as an example of the statistical distribution of the intensities in an image. If intensity histograms are produced for the two images to be compared, it depends on the similarity of the intensity histograms whether the two images are to be regarded as similar. The assessment of the similarity of the two intensity histograms can be made based on corresponding descriptors of the intensity histograms. For this purpose, statistical quantities, such as e.g. Mean, mode, median, standard deviation, variance, skew, kurtosis or other descriptors, the respective statistical distribution, in particular an intensity histogram are used.
In Fig. 2 sind Bildsätze dargestellt, die von zwei Gegenständen oder von einem Ist- Bild eines Gegenstandes und einem, insbesondere abgespeicherten Sollbild, stammen. Diese Bildsätze können z.B., wie in Fig. 2 dargestellt, Bilder in den Farbkanälen RGB umfassen. In gleicher Weise könnten die einzelnen Bilder hyperspektrale Bilder in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, insbesondere zwischen 360 nm bis 830 nm, vorzugsweise zwischen 380 nm bis 780 nm, sein, wobei die einzelnen Bilder einer spektralen Auflösung von z.B. 1nm bis 5 nm entsprechen können. Bei Vorliegen derartiger Bildsätze werden die einzelnen Bilder jedes Bildsatzes, die wiederum jeweils identen bzw. deckungsgleichen Bildbereichen bzw. Gegenstandsbereichen entsprechen, miteinander verglichen. Dazu wird in jedem Bild des einen Bildsatzes und in jedem diesem Bild zugeordneten Bild des anderen Bildsatzes die statistische Verteilung der Intensitäten ermittelt und daraufhin die Ähnlichkeit der beiden statistischen Verteilungen dieser einander korrespondierenden Bilder überprüft.FIG. 2 shows image sets which originate from two objects or from an actual image of an object and, in particular, a stored target image. These image sets can, for example, as shown in Fig. 2, include images in the color channels RGB. In the same way, the individual images could be hyperspectral images in a predetermined wavelength range, in particular between 360 nm and 830 nm, preferably between 380 nm and 780 nm, the individual images corresponding to a spectral resolution of, for example, 1 nm to 5 nm. In the case of such image sets, the individual images of each image set, which in turn respectively correspond to identical or congruent image regions or article regions, are compared with one another. For this purpose, in each image of the one image set and in each image of the other image set assigned to this image, the statistical distribution of the intensities and then checks the similarity of the two statistical distributions of these corresponding images.
Inwieweit das Ausmaß der Ähnlichkeit von einzelnen Bildern der beiden Bildsätze auf die gesamte Ähnlichkeit der durch die beiden Bildsätze wiedergegebenen Gegenstandsbereiche bzw. auf die Übereinstimmung eines Ist-Bildes mit einem Sollbild Relevanz haben soll, ist für die Auswertung festzulegen. Es könnte vorgesehen sein, dass Ähnlichkeit zwischen den beiden Bildsätzen bzw. den beiden Gegenstandsbereichen nur dann gegeben ist, wenn für sämtliche zu vergleichenden Bilder der beiden Bildsätze Ähnlichkeit festgestellt wurde. In gleicher Weise kann jedoch auch auf Ähnlichkeit erkannt werden, wenn ein gewisser vorgegebener Prozentsatz von Bildern der beiden Bildsätze als ähnlich bewertet wurde.The extent to which the extent of similarity of individual images of the two image sets should have relevance to the overall similarity of the object areas represented by the two image sets or to the correspondence of an actual image with a target image must be determined for the evaluation. It could be provided that similarity between the two sets of images or the two subject areas is given only if similarity was found for all the images of the two sets of images to be compared. In the same way, however, similarity can also be recognized if a certain predetermined percentage of images of the two image sets has been evaluated as similar.
Für Bildsätze, die hyperspektrale Bilder und/oder Aufnahmen in einer Anzahl von Farbkanälen umfassen, ist es erforderlich, dass die einander korrespondierenden Bilder nicht nur bezüglich der Bildbereiche, sondern auch bezüglich der Wellenlängenbereiche korrespondieren.For image sets comprising hyperspectral images and / or images in a number of color channels, it is necessary that the corresponding images correspond not only to the image areas but also to the wavelength areas.
Die zu vergleichenden bzw. die korrespondierenden Bilder müssen die selbe räumliche Auflösung besitzen, andernfalls müsste eine entsprechende Umrechnung der Bildkoordinaten erfolgen, um bei den zu vergleichenden bzw. korrespondierenden Bildern idente bzw. deckungsgleiche Bildbereiche vergleichen zu können. Die Auswahl deckungsgleicher Bildbereiche wird insbesondere in einer Vorverarbeitung der miteinander zu vergleichenden Bilder vorgenommen. The images to be compared or the corresponding images must have the same spatial resolution, otherwise a corresponding conversion of the image coordinates would have to take place in order to be able to compare identical or congruent image areas in the images to be compared or corresponding. The selection of congruent image areas is carried out in particular in a preprocessing of the images to be compared.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zum Ähnlichkeitsvergleich von Gegenständen bzw. von von zwei Gegenständen aufgenommenen digitalen Gegenstandsbildern, insbesondere einem Ist- Bild und einem Sollbild des Gegenstandes unter Anwendung statistischer Methoden, dadurch gekennzeichnet,1. A method for similarity comparison of objects or of digital objects taken by two objects, in particular an actual image and a target image of the object using statistical methods, characterized
- dass aus den beiden Gegenstandsbildern idente bzw. deckungsgleiche Bildbereiche ausgewählt werden oder die beiden Gegenstandsbilder idente bzw. deckungsgleiche Bildbereiche darstellen, - dass für jeden dieser beiden identen bzw. deckungsgleichen Bildbereiche mit derselben Funktion, die statistische Verteilung der Intensitäten der einzelnen Pixel und/oder von vorgegebenen Pixelbereichen ermittelt wird,that identical or congruent image areas are selected from the two object images or the two object images represent identical or congruent image areas, that for each of these two identical or congruent image areas with the same function, the statistical distribution of the intensities of the individual pixels and / or determined by predetermined pixel areas,
- dass die Ähnlichkeit der für die beiden identen bzw. deckungsgleichen Bildbereiche erhaltenen statistischen Verteilungen der Intensitäten mit statistischen Methoden, insbesondere mit einer Ähnlichkeitsfunktion, überprüft wird undthat the similarity of the statistical distributions of the intensities obtained for the two identical or congruent image areas is checked with statistical methods, in particular with a similarity function, and
- dass das Ausmaß der Ähnlichkeit der beiden statistischen Verteilungen der Intensitäten als Maß für die Ähnlichkeit der beiden Gegenstandsbilder herangezogen wird.- that the degree of similarity of the two statistical distributions of the intensities is used as a measure of the similarity of the two objects.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 , zum Ähnlichkeitsvergleich von Gegenständen bzw. von von zwei Gegenständen aufgenommenen digitalen2. Method, in particular according to claim 1, for similarity comparison of objects or of two objects recorded digital
Gegenstandsbildern insbesondere einem Ist-Bild und einem Sollbild, dadurch gekennzeichnet,Object images, in particular an actual image and a target image, characterized
- dass die beiden Gegenstandsbilder jeweils in Form eines Bildsatzes mit einer Anzahl von jeweils korrespondierenden Bildern vorliegen bzw. bereitgestellt werden, - dass aus den Bildern der Bildsätze idente bzw. deckungsgleiche Bildbereiche ausgewählt werden bzw. diese Bilder idente bzw. deckungsgleiche Bildbereiche darstellen,that the two object images are respectively present or provided in the form of an image set with a number of respectively corresponding images, that identical or congruent image regions are selected from the images of the image sets or these images are identical or congruent image regions,
- dass für jeden Bildbereich dieser beiden Bildsätze mit derselben Funktion die statistische Verteilung der Intensitäten der einzelnen Pixel und/oder von vorgegebenen Pixelbereichen ermittelt wird,that the statistical distribution of the intensities of the individual pixels and / or of predetermined pixel areas is determined for each image area of these two image sets with the same function,
- dass die Ähnlichkeit der beiden jeweils für idente bzw. deckungsgleiche Bildbereiche von korrespondierenden Bildern der Bildsätze erhaltenen statistischen Verteilungen der Intensitäten mit statistischen Methoden, insbesondere mit einer Ähnlichkeitsfunktion, überprüft wird und - dass das Ausmaß der Ähnlichkeit dieser beiden statistischen Verteilungen der Intensitäten als Maß für die Ähnlichkeit der beiden korrespondierenden Bilder und/oder als Maß für die Ähnlichkeit der beiden Gegenstandsbilder herangezogen wird. that the similarity of the two statistical distributions of the intensities obtained in each case for identical or congruent image areas from corresponding images of the image sets is checked by statistical methods, in particular with a similarity function, and that the degree of similarity of these two statistical distributions of the intensities is used as a measure of the similarity of the two corresponding images and / or as a measure of the similarity of the two object images is used.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstandsbilder bzw. die Bilder der beiden Bildsätze in Form von hyperspektralen Bildern mit vorgegebener spektraler Auflösung und/oder in Form von Bildern in unterschiedlichen Farbkanälen, z.B. XYZ-, ClELab-, ClELuv-, RGB-, CHS-Farbkanälen, vorliegen.3. The method according to claim 2, characterized in that the object images or the images of the two image sets in the form of hyperspectral images with predetermined spectral resolution and / or in the form of images in different color channels, e.g. XYZ, ClELab, ClELuv, RGB, CHS color channels.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den beiden Bildsätzen, insbesondere von hyperspektralen Bildern, eine vorgegebene Anzahl von jeweils korrespondierenden Bildern für die Überprüfung der Ähnlichkeit der statistischen Verteilung ausgewählt wird, mit der Maßgabe, dass die ausgewählten Bilder für den optischen Eindruck der zu überprüfenden Gegenstandsbilder auf das menschliche Auge von Bedeutung sind.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that from the two image sets, in particular of hyperspectral images, a predetermined number of respectively corresponding images for the verification of the similarity of the statistical distribution is selected, with the proviso that the selected images for the visual impression of the object images to be checked on the human eye are of importance.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der als ähnlich bewerteten Bilder der beiden Bildsätze zusätzlich als Maß für die5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the number of evaluated as similar images of the two image sets additionally as a measure of the
Ähnlichkeit der Gegenstandsbilder herangezogen wird.Similarity of the object images is used.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung einander entsprechender identer bzw. deckungsgleicher Bildbereiche die Gegenstandsbilder bzw. die Bilder der Bildsätze einer Vorverarbeitung, z.B. einer Drehung, Entzerrung, Größenveränderung und/oder Verschiebung, unterzogen werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that to create mutually corresponding identical or congruent image areas, the object images or the images of the image sets of a preprocessing, e.g. a rotation, equalization, resizing and / or displacement.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktion zur Ermittlung der statistischen Verteilung der Intensitäten Histogramme, insbesondere mit wählbarer Klasseneinteilung, oder dreidimensionale Intensitätsflächen ermittelt werden, wobei diese Intensitätsflächen direkt oder nach Verarbeitung zu einer regulären Funktion, z.B. durch Fitting oder Glättung, eingesetzt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that as a function of determining the statistical distribution of the intensities histograms, in particular with selectable class division, or three-dimensional intensity surfaces are determined, said intensity surfaces directly or after processing into a regular function, e.g. by fitting or smoothing, are used.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilung der Ähnlichkeit der beiden jeweils zu vergleichenden statistischen8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the assessment of the similarity of the two to be compared in each case statistical
Verteilungen unter Anwendung eines Kolmogoroff-Smirnov-Tests mit einer vorgegebenen Signifikanz erfolgt, sofern das Histogramm mittels kontinuierlichen Funktionen approximierbar ist oder, sofern eine derartige Approximation nicht möglich erscheint, mit einem CHi-Quadrat-Test erfolgt. Distributions are made using a Kolmogoroff-Smirnov test with a given significance, provided that the histogram can be approximated by continuous functions or, if such an approximation does not appear possible, with a CHi square test.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilung der Ähnlichkeit der beiden statistischen Verteilungen durch Anwendung eines t-Tests oder eines F-Tests jeweils mit einer vorgegebenen Signifikanz erfolgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the assessment of the similarity of the two statistical distributions by using a t-test or an F-test is carried out in each case with a predetermined significance.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittelung der statischen Verteilung Test auf Trends, z.B. Test von Cox und Stuart und/oder Tests nach Mann und/oder nicht parametrische Tests, z.B. Zeichentests und/oder Wilcoxon-Tests, vorgenommen werden.A method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that for determining the static distribution test for trends, e.g. Cox and Stuart's test and / or Mann's and / or nonparametric tests, e.g. Character tests and / or Wilcoxon tests.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Ähnlichkeit der beiden statistischen Verteilungen durch einen Vergleich von statistischen Größen dieser Verteilungen, wie z.B. Mittelwert, Modus, Median, Standardabweichung, Varianz, Schiefe, Kurtosis und/oder weitere Deskriptoren für statistische Verteilungen erfolgt.A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the determination of the similarity of the two statistical distributions is made by a comparison of statistical quantities of these distributions, e.g. Mean, mode, median, standard deviation, variance, skewness, kurtosis, and / or other descriptors for statistical distributions.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Ähnlichkeitsvergleich von Ist-Bildern von Gegenständen mit in gespeicherter Form vorliegenden Sollbildern eingesetzt wird, insbesondere zum Vergleich eines Ist-Bildes, z.B. eines Druckwerkes, einer Oberflächengestaltung, eines Gegenstandes, eines Gewebes, einer Tapete, einer Furnierplatte, einer mit einem Muster versehenen Gegenstandsoberfläche, mit einem jeweils entsprechenden, einen Sollwert vorgebenden Vergleichsbild.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the method is used for similarity comparison of actual images of objects with stored in a predetermined form target images, in particular for comparing an actual image, e.g. a printing unit, a surface design, an object, a fabric, a wallpaper, a veneer panel, a patterned object surface, with a respective corresponding, a set value predetermining comparison image.
13. Datenträger, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Programm zur Ausführung des in den Ansprüchen 1 bis 12 beanspruchten Verfahrens gespeichert ist. 13. A data carrier, characterized in that it is stored on it a program for carrying out the claimed in claims 1 to 12 method.
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