JPH0145103B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は画像処理装置に係り、同一平面上にあ
つて合同または類似する二つの画像に対し、各々
の画像の画素毎の画素値の変化方向の角度に関す
る角度ヒストグラムから求められた両画像間の回
転角度差が正しいか否かを検証する画像間回転角
度差検証装置に関する。

(b) 技術の背景 画像処理の一応用分野である印鑑照合装置にお
いては、通常、照合の対象とする被照合印影すな
わち被照合画像とあらかじめ辞書等に記憶する登
録印影すなち基準画像とを、同一平面上でパター
ンマツチング等の技法を用いて照合し類似度を求
めるという処理がよく用いられるが、被照合印影
と登録印影のとき向き（姿勢）が違う、すなわち
被照合印影と登録印影との間に回転角度差がある
場合には、このままでは照合が困難である。

したがつて、このような場合には照合に先立つ
前処理において前記の回転角度差を除くための処
理をおこなうなど、その他画像処理あるいは画像
認識等の分野においては、合同あるいは類似する
二つの画像間の回転角度差を求めるという処理が
よくおこなわれている。

(c) 従来技術と問題点 同一平面上にあつて合同あるいは類似する複数
の画像の間の回転角度差を求めるため、従来、画
像をメツシユ状に配列される画素に分割し各画素
の画素値が大から小または小から大に変化する方
向の角度を画素毎に求め、その角度毎の画素の数
を計数することによつて角度ヒストグラムを生成
する角度ヒストグラム生成部を備え、この角度ヒ
ストグラム生成部によつて得られる角度ヒストグ
ラムを比較することによつて二つの画像の間の回
転角度差を求めるものが用いられていた。

ところが、文字あるいは線図形等は一般にほぼ
平行な線によつて構成されているため、たとえば
第１図ａに例示するような線図形では、各画素に
おける濃度値が変化する方向はそれぞれ矢印によ
つて示される方向であり、したがつてｂに示すよ
うな角度ヒストグラムが得られる。

同様にｃのようにａの図形を180度回転させた
ような図形に対してはｂと非常に類似した角度ヒ
ストグラムｄが得られ、このように二つの画像間
の回転角度差を角度ヒストグラムによつて求める
場合には、90度の誤差を生じ易いので検出結果を
検証しなければならないという問題があつた。ま
た文字を構成する線は直交する成分が多いので、
文字によつては90度あるいは270度の誤差を生じ
易いという問題があつた。

第２図においてａの画像を45度回転した画像が
ｃであり、ｂはａの画像に対する角度ヒストグラ
ム、またｄはｃの画像に対する角度ヒストグラム
である。そしてｂによつて示される角度ヒストグ
ラムとｄによつて示される角度ヒストグラムとを
角度軸方向に相対的に移動させながら比較するこ
とによつて、ａによつて示される画像とｃによつ
て示される画像との間の回転角度差は−45度・45
度・135度あるいは225度ではないかということが
判る。

これを検証するためには、ｃの画像に対し45度
の回転を施して得られる画像と、−45度の回転を
施して得られる画像と、−135度の回転を施して得
られる画像と135度の回転を施した画像とを、そ
れぞれａの画像と照合して類似度（距離）を調べ
て類似度の高い方を選べばよいのであるが、画像
の回転には長時間を要するものであり、このよう
に４回も回転しなければならないという問題があ
つた。

(d) 発明の目的 本発明の目的は、同一平面上にあつて合同また
は類似する二つの画像に対し各々の画像の画素毎
の画素値の変化方向の角度に関する角度ヒストグ
ラムから求められた両画像間の回転角度、正しい
か否かを短時間に検証することのできる手段を提
供することにある。

(e) 発明の構成 すなわち本発明になる画像間回転角度検証装置
は、画像をメツシユ状に配列される画素に分割し
各画素の画素値が大から小または小から大に変化
する方向の角度を画素毎に求めその角度毎の画素
の数を計数して角度ヒストグラムを生成する角度
ヒストグラム生成部と二つの画像に対し前記角度
ヒストグラム生成部によつて得られる二つの角度
ヒストグラムを比較する比較部とを備え前記二つ
の画像の間の回転角度差を検出する画像間回転角
度差検証装置に用いられ、前記検出された回転角
度差に基づいて前記二つの画像の少なくとも何れ
かを回転する画像回転部と、前記画像回転部によ
つて回転角度差を除かれた二つの画像の各々から
相互に交わる２軸に対する投影を抽出する投影抽
出部と、前記投影抽出部によつて抽出された二つ
の画像の投影の間の距離を算出する距離算出部と
を備え、前記検出された回転角度差を前記投影抽
出部によつて得られる投影によつて検証すること
を特徴とするものである。

(f) 発明の実施例 次に本発明の要旨を実施例によつて具体的に説
明する。

第３図と第４図は本発明の原理を説明する図で
あり、第３図ａ・ｂ・ｃおよびｄは、第２図ｂに
よつて示される画像に対し、それぞれ−45度・45
度・135度および−135度の回転を施して得られる
画像、また第４図ａ・ｂ・ｃおよびｄは、それぞ
れ第３図ａ・ｂ・ｃおよびｄによつて表される画
像のｘ座標軸（横軸）およびｙ座標軸（縦軸）に
対する投影を示したものである。

そして、第４図の各投影を比較すると、ａのｘ
座標軸投影とｂのｙ座標軸投影と、ｃのｘ座標軸
投影をｘ座標軸方向に反転したものと、ｄのｙ座
標軸投影をｙ座標軸方向に反転したものとは等し
く、またａのｙ座標軸投影と、ｂのｘ座標軸投影
をｘ座標軸方向に反転したものと、ｃのｙ座標軸
投影をｙ座標軸方向に反転したものと、ｄのｘ座
標軸投影とは等しいことが判る。

つまり、第３図ａ・ｂ・ｃおよびｄのように90
度ずつの回転角度差のある画像に対しては、角度
ヒストグラムによつて回転角度差を検証すること
は困難であるが、それぞれｘ軸およびｙ軸に対す
る投影を用いることによつて容易に検証できるこ
と、また、ある画像の直交する２軸に対する投影
が得られれば、その画像を90度・180度および270
度回転した画像の各２軸に対する投影は極めて容
易に得られることが判る。

本発明は以上のような原理に基づいてなされた
ものであり、第５図はその一実施例を示すブロツ
ク図である。

第５図において、１は登録印影の画像をメツシ
ユ状に配列される画素に分割し各画素の画素値を
記憶する画像メモリ、２は被照合印影の画像をメ
ツシユ状に配列される画素に分割し各画素の画素
値を記憶する画像メモリ、３は画像メモリ１およ
び画像メモリ２に記憶する各画像の画素の画素値
が大から小に変化する方向の角度を画素毎に求め
その角度毎の画素の数を計数して角度ヒストグラ
ムを生成する角度ヒストグラム生成部と前記二つ
の画像に対し前記角度ヒストグラム生成部によつ
て得られる二つの角度ヒストグラムを比較する比
較部とを備え前記二つの画像の間の回転角度差を
検出する角度差検出装置、４は画像メモリ２に記
憶する画像を角度差検出装置３によつて検出され
た回転角度差に基づいて回転する画像回転部、５
は画像回転部４によつて回転された画像を記憶す
る画像メモリ、６ｘは画像メモリ１に記憶する画
像のｘ座標軸投影を抽出する投影抽出部、６ｙは
画像メモリ１に記憶する画像のｙ座標軸投影を抽
出する投影抽出部、７ｘは画像メモリ５に記憶す
る画像のｘ座標軸投影を抽出する投影抽出部、７
ｙは画像メモリ５に記憶する画像のｙ座標軸投影
を抽出する投影抽出部、８ｘは投影抽出部６ｘに
よつて抽出された投影を記憶するメモリ、８ｙは
投影抽出部６ｙによつて抽出された投影を記憶す
るメモリ、９ｘは投影抽出部７ｘによつて抽出さ
れた投影を記憶するメモリ、９ｙは投影抽出部７
ｙによつて抽出された投影を記憶するメモリ、１
０はメモリ８ｘ・メモリ８ｙ・メモリ９ｘおよび
メモリ９ｙに記憶する投影ならびにこれらの投影
を各座標軸方向に反転することによつて得られる
投影の間の距離を算出し比較する距離算出部であ
る。

第６図は角度差検出装置３の詳細構成例を示す
ブロツク図であり、第５図と共通の符号は同一対
象を指すほか、２ａは画像メモリ１の内容を読み
取つて２行分の画素の画素値と次の行の中の３画
素の画素値とを順次格納するパイプライン処理用
のバツフア、３ａと４ａと５ａと６ａは画像メモ
リ１に記憶する画像の画素の画素値が大から小に
変化する方向の角度を画素毎に求めその角度毎の
画素の数を計数して角度ヒストグラムを生成する
角度ヒストグラム生成部３Ａを構成し、３ａはバ
ツフア２ａのうちハツチングによつて示す３×３
の画素の各々の画素値を読み取つて行方向（ｘ方
向）の差分dxを計算する差分計算回路、４ａは
バツフア２ａのうちハツチングによつて示す３×
３の画素の各々の画素値を読み取つて列方向（ｙ
方向）の差分dyを計算する差分計算回路、５ａ
は差分計算回路４ａによつて得られた差分dyと
差分計算回路３ａによつて得られた差分dxとか
ら画素値が大から小に変化する方向の角度 arctan（dy／dx） を画素毎に計算する角度計算回路、６ａは角度計
算回路５ａの出力のヒストグラムを格納するメモ
リ、２ｂは画像メモリ２の内容を読み取つて２行
分の画素の画素値と次の行の中の３画素の画素値
とを順次格納するパイプライン処理用のバツフ
ア、３ｂと４ｂと５ｂと６ｂは画像メモリ２に記
憶する画像の画素の画素値が大から小に変化する
方向の角度を画素毎に求めその角度毎に画素の数
を計数して角度ヒストグラムを生成する角度ヒス
トグラム生成部３Ｂを構成し、３ｂはバツフア２
ｂのうちハツチングによつて示す３×３の画素の
各々の画素値を読み取つて行方向（ｘ方向）の差
分dxを計算する差分計算回路、４ｂはバツフア
２ｂのうちハツチングによつて示す３×３の画素
の各々の画素値を読み取つて列方向（ｙ方向）の
差分dyを計算する差分計算回路５ｂは差分計算
回路４ｂによつて得られた差分dyと差分計算回
路３ｂによつて得られた差分dxとから画素値が
大から小に変化する方向の角度 arctan（dy／dx） を画素毎に計算する角度計算回路、６ｂは角度計
算回路５ｂの出力ヒストグラムを格納するメモ
リ、１１はメモリ６ａとメモリ６ｂに格納される
角度ヒストグラムを各々の角度軸方向に相対的に
シフトしながら比較する比較部である。

第２図ａおよびｃに例示するような画像が、そ
れぞれ画像メモリ１および画像メモリ２に格納さ
れる場合について説明すると、まず角度ヒストグ
ラム生成部３Ａおよび角度ヒストグラム生成部３
Ｂによつて、それぞれ第２図ｂおよびｄのような
角度ヒストグラムが得られ、それぞれメモリ６ａ
およびメモリ６ｂに格納され、比較部１１は回転
角度差として45度を出力する。

画像回転部４は画像メモリ２に格納されている
画像を右回りに45度回転し、その結果、画像メモ
リ５にはａのような図形が格納される。

投影抽出部６ｘは画像メモリ１に格納される画
像を構成する画素のうち画素値が所定の閾値以上
の画素の画素列毎の数を計数することによつてｘ
座標軸投影を抽出し、投影抽出部６ｙは画像メモ
リ１に格納される画像を構成する画素のうち画素
値が所定の閾値以上の画素の画素行毎の数を計数
することによつてｙ座標軸投影を抽出し、抽出さ
れた投影はそれぞれメモリ８ｘおよびメモリ８ｙ
に格納される。

同様にして、投影抽出部７ｘは画像メモリ５に
格納される画像を構成する画素のうち画素値が所
定の閾値以上の画素の画素列毎の数を計数するこ
とによつてｘ座標軸投影を抽出し、投影抽出部７
ｙは画像メモリ５格納される画像を構成する画素
のうち画素値が所定の閾値以上の画素の画素行毎
の数を計数することによつてｙ座標軸投影を抽出
し、抽出された投影はそれぞれメモリ９ｘおよび
メモリ９ｙに格納される。

距離算出部１０は、まず第１回目に、メモリ８
ｘに格納された投影とメモリ９ｘに格納された投
影との間の距離と、メモリ８ｙに格納された投影
とメモリ９ｙに格納された投影との間の距離との
和Ｄ１を求める。

次に第２回目には、メモリ８ｘに格納された投
影とメモリ９ｙに格納された投影をｙ座標軸方向
に反転して得られる投影との間の距離と、メモリ
８ｙに格納された投影とメモリ９ｘに、格納され
た投影との間の距離との和Ｄ２を求める。

続いて第３回目には、メモリ８ｘに格納された
投影とメモリ９ｘに格納された投影をｘ座標軸方
向に反転して得られる投影との間の距離と、メモ
リ８ｙに格納された投影とメモリ９ｙに格納され
た投影をｙ座標軸方向に反転して得られる投影と
の間の距離との和Ｄ３を求める。

最後に、メモリ８ｘに格納された投影とメモリ
９ｙに、格納された投影との間の距離と、メモリ
８ｙに格納された投影とメモリ９ｘに格納された
投影をｙ座標軸方向に反転して得られる投影との
間の距離との和Ｄ４を求める。

すなわち、第１回目には第２図ｅの画像から抽
出された投影と第３図ａの画像から抽出された投
影との間の距離Ｄ１が得られ、第２回目には第２
図ａの画像から抽出された投影と第３図ｂの画像
から抽出される筈の投影との間の距離Ｄ２が得ら
れ、第３回目には第２図ａの画像から抽出された
投影と第３図ｃの画像から抽出される筈の投影と
の間の距離Ｄ３が得られ、また第４回目には第２
図ａの画像から抽出された投影と第３図ｄの画像
から抽出される筈の投影との間の距離Ｄ４が得ら
れる。

すなわちＤ１とＤ２とＤ３とＤ４を比較するこ
とによつて、画像メモリ１に格納した画像と画像
メモリ２に格納した画像との間の回転角度差は、
Ｄ１が最小であれば角度差検出装置３によつて検
出された値であり、Ｄ２が最小であれば、角度差
検出装置３によつて検出された値に90度を加えた
値であり、Ｄ３が最小であれば角度差検出装置３
によつて検出された値に180度を加えた値であり、
また、Ｄ４が最小でれば角度差検出装置３によつ
て検出された値に270度を加えた値であるとして
検証することができる。

上記実施例によれば、画像回転部４は画像メモ
リ２に格納した被照合印影の画像に対し１回の回
転をおこなうだけでよい。

また距離算出部１０では、画像メモリ５に格納
した一つの画像たとえば第３図ａに対し、、第４
図ａのようなｘ座標軸投影とｙ座標軸投影とが得
られれば、第３図ｂ・ｃおよびｄのように第３図
ａの画像に対しそれぞれ90度・180度および270度
の回転を施して得られる画像に対するｘ座標軸投
影とｙ座標軸投影は、それぞれ、メモリ９ｘある
いはメモリ９ｙからデータを読み取る順序を変え
るだけで極めて容易に得られる。

したがつて画像回転部３によつて得られる回転
角度差を短時間に且つ容易に検証することができ
る。

(g) 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば同一平面
上にあつて合同または類似する二つの画像に対し
各々の画像の画素毎の画素値の変化方向の角度に
関する角度ヒストグラムから求められた両画像間
の回転角度が正しいか否かを短時間に検証するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は従来例の問題点の説明図、第
３図と第４図は本発明の原理の説明図、第５図は
本発明一実施例の構成図、第６図は角度差検出装
置の詳細構成図を示す。 図中、３は角度差検出装置、４は画像回転部、
６ｘ・６ｙ・７ｘおよび７ｙは投影抽出部、１０
は距離算出部、３ａ・４ａ・４ｂおよび３ｂは差
分計算回路、５ａおよび５ｂは角度計算回路、１
１は比較部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 画像をメツシユ状に配列される画素に分割し
   各画素の画素値が大から小または小から大に変化
   する方向の角度を画素毎に求めその角度毎の画素
   の数を計数して角度ヒストグラムを生成する角度
   ヒストグラム生成部と二つの画像に対し前記角度
   ヒストグラム生成部によつて得られる二つの角度
   ヒストグラムを比較する比較部とを備え前記二つ
   の画像の間の回転角度差を検出する回転角度差検
   出装置に用いられ、前記検出された回転角度差に
   基づいて前記二つの画像の少なくとも何れかを回
   転する画像回転部と、前記画像回転部によつて回
   転角度差を除かれた二つの画像の各々から相互に
   交わる２軸に対する投影を抽出する投影抽出部
   と、前記投影抽出部によつて抽出された二つの画
   像の投影の間の距離を算出する距離算出部とを備
   え、前記検出された回転角度差を前記投影抽出部
   によつて得られる投影によつて検証することを特
   徴とする画像間回転角度差検証装置。