JPH069060B2 - 画像の位置合わせ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 画像の位置合わせ装置において、処理時間の少い角度ヒ
ストグラムの比較処理により位置合わせを行う両画像間
の回転角度差候補を求め、これに基づいて処理された両
画像の角度別重心のずれ量から両画像間の位置合わせ量
を抽出する。これにより、処理時間を大幅に短縮出来る
と共に、良好な精度で位置合わせ量を求めることが出来
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、複数画像間の位置合わせを行う画像の位置合
わせ装置、特に、位置合わせを行う両画像の角度別重心
のずれの量から両画像間の平行移動及び回転角度差を抽
出する処理を高速に行う様に改良された画像の位置合わ
せ装置に関する。

印鑑照合を行うときの様に予め登録された基準画像と入
力画像との照合を行う場合、その照合を誤りなく行う為
に両画像の位置合わせが行われる。そして、この画像の
位置合わせを高速且つ正確に行う為に、画像の位置合わ
せ処理を自動的に行う各種の方式が提案されている。

その方式として、角度ヒストグラムから位置合わせを
行うとする両画像間の回転角度差を求め、両画像の回転
角度を合わせた後、両画像のｘ及びｙ座標軸への投影の
ずれ量から両画像間の平行移動量を求める方式、位置
合わせを行う両画像の角度別重心のずれ量から両画像間
の平行移動量及び回転角度差を求める方式がある。

の方式は、角度ヒストグラムから回転角度が正確に求
まらない場合には幾つかの回転角度差候補を求めてお
き、そのおのおのについて平行移動量を求めなければな
いないが、投影から平行移動量を求める処理に多くの時
間が掛る為、最適の平行移動量を求めるのに多大の時間
が掛るという問題がある。の方式は、次に更に詳細に
説明する様に全角度について角度別重心を回転させる為
に、やはり処理に多大の時間が掛るという問題がある。

本発明はの方式に関し、その処理を高速化する様に改
良したものである。

〔従来の技術〕

第３図は、同一出願人によって提案された前記の方式
による画像の位置合わせ方式（特開昭６０−１１８０４
０参照）をブロック図で示したものであり、第４図は、
その動作説明図である。

第４図において(a)は基準画像、(b)は照合画像で、両者
はある幅をもった線形画像である。

照合画像メモリ２１０に格納された照合画像データ（第
４図(b)）が空間微分回路２２０により微分され、各画
素における濃度勾配及びその方向が求められる。

重心抽出回路２３０は、第４図(d)に示す様に濃度勾配
の方向別に分類して、それぞれの重心座標を求める。第
４図(d)には、方向別に分類された６個の構成画素群の
各重心が丸印で示されている。この様にして求められた
各重心の座標データは照合画像重心格納レジスタ２４０
に格納される。

同様に、基準画像も、第４図(c)に示す様に濃度勾配の
方向別構成画素群に分類され、それらの重心座標データ
は、基準画像重心格納レジスタ２５０に格納される。第
４図(c)には、方向別に分類された６個の構成画素群の
各重心が×印で示されている。

重心回転回路２６０は、照合画像重心格納レジスタ２４
０により読み出され照合画像を、第４図(e)に示す様に
回転する。回転ステップは、例えば１度単位で行われ
る。

重心位置比較回路２７０は、この回転された照合画像の
前記各重心座標と基準画像重心格納エジスタ２５０の基
準画像の前記各重心座標とを比較する。１つの角度の比
較が終了すると重心回転回路２６０の回転角を１ステッ
プ（１度）増加させ、その回転角において両画像の角重
心座標の比較を行う。

この比較処理により、第４図(f)に示す様に、ｘ及びｙ
座標方向にｄｘ及びｄｙで示す一定の距離を隔てた位置
において、基準画像と照合画像の各方向別画素群の重心
位置の値が最も良く一致する回転角度が求められる。重
心位置比較回路２７０は、このときの回転角θｏｐｔ及
び平行移動量ｄｘｏｐｔ，ｄｙｏｐｔを最適回転角及び
平行移動量として出力する。

座標変換回路２８０は、重心位置比較回路２７０より入
力されたθｏｐｔ及びｄｘｏｔ，ｄｙｏｐｔに基づいて
照合画像メモリ２１０より読み出された照合画像を座標
変換し、この変換照合画像のデータを出力画像メモリ２
９０に格納する。

以上の処理により、基準画像に最も良く合致する様に位
置合わせされた照合画像を得ることが出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前項で説明した位置合わせを行う両画像の角度別重心の
ずれ量から両画像間の平行移動量及び回転角度差を求め
る方式は、照合画像の角度別重心を０〜３５９゜の間を
細いステップで回転させて角回転角度毎に基準画像と照
合画像の角度別重心の位置の比較を行っている。この
為、角度別重心の回転処理に時間が掛ることから、３５
９゜までの全処理が終了するまでに多大の時間が掛ると
いう問題があった。

本発明は、位置合わせを行う両画像の角度別重心のずれ
量から両画像間ほ平行移動量及び回転角度差を求める処
理を従来よりも極めて高速に行うことが出来る様改良し
た画像の位置合わて装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

従来方式における前述の問題点を解決する為に本発明が
講じた手段を、第１図を参照して説明する。

第１図は、本発明の基本構成をブロック図で示したもの
である。

第１図において、１１０は基準画像角度ヒストグラム抽
出手段で、位置合わせを行う際の基準の画像となる基準
画像の角度ヒストグラムが抽出される。一般に濃淡画像
においては、画素毎にその近傍の濃度値の変化を濃度勾
配として検出することが出来る。この特徴は、各画素に
ついて濃度値の変化する大きさ方向として求まる。この
方向毎に画素数を計数したものが角度ヒストグラムであ
る。

１２０は基準画像角度別重心抽出手段で、基準画像の角
度別重心が抽出される。角度別重心は、方向別に分類さ
れた各画素群の重心である。

１３０は照合画像角度ヒストグラム抽出手段で、位置合
わせを行う照合用の画像となる照合画像の角度ヒストグ
ラムが抽出される。

１４０は照合画像角度別重心抽出手段で、照合画像の角
度別重心が抽出される。

１５０は回転角度差候補選択手段で、基準画像と照合画
像との角度ヒストグラムを比較して、両画像間の回転角
度差についての候補を選択する。

１６０は位置合わせ量抽出手段で、選択された回転角度
差候補に基づいて処理された照合画像と基準画像の角度
別重心のずれ量から両画像間の平行移動量及び回転角度
差を正確に抽出する。

〔作 用〕

回転角度差候補選択手段１５０は、基準画像角度ヒスト
グラム抽出手段１１０から入力された基準画像角度ヒス
トグラムと照合画像角度ヒストグラム抽出手段１３０か
ら入力された照合画像角度ヒストグラムを比較して、回
転角度差についての候補を選択する。

これにより、少ない処理時間で基準画像と照合画像間の
粗い回転角度差を与える回転角度差候補を求めることが
出来る。

位置合わせ量抽出手段１６０は、この選択された回転角
度差候補に基づいて、照合画像と基準画像の角度別重心
のずれ量から両画像間の平行移動量及び回転角度差を正
確に求める。

以上の様に、本発明は、基準画像と照合画像間の回転角
度差及び平行移動量が精度良く求められるが処理に多く
の時間の掛る従来の角度別重心による位置合わせパラメ
ータの抽出処理（位置合わせ量抽出手段１６０による処
理）と、両画像間の粗い回転角度差しか求まらないが処
理に時間の掛らない角度ヒストグラムによる位置合わせ
パラメータの抽出処理（回転角度差候補選択手段１５０
による処理）とを組合わせる様にしたので、従来の及
びの方式のいずれよりも処理時間を大幅に短縮するこ
とが出来ると共に良好な精度で基準画像と照合画像間の
平行移動量及び回転角度差を求めることが出来る。従っ
て、両画像の正確な位置合わせを行うことが出来る。

〔実施例〕

本発明の実施例を、第２図を参照して説明する。第２図
は、本発明の一実施例の構成をブロック図で示したもの
である。

(A)実施例の構成 第２図において、基準画像角度ヒストグラム抽出手段１
１０、基準画像角度別重心抽出手段１２０、照合画像角
度ヒストグラム抽出手段１３０、照合画像度別重心抽出
手段１４０、回転角度差候補選択手段１５０及び位置合
わせ量抽出手段１６０については、第１図で説明した通
りである。

基準画像角度ヒストグラム抽出手段１１０において、１
１１は基準画像角度ヒストグラム抽出部で、基準画像の
角度ヒストグラムが抽出される。１１２は基準画像角度
ヒストグラムレジスタで、抽出された基準画像角度ヒス
トグラムが格納される。

基準画像角度別重心抽出手段１２０において、１２１は
基準画像角度重心抽出部で、基準画像の角度別重心が抽
出される。１２２は基準画像角度別重心レジスタで、抽
出された基準画像角度別重心が格納される。

照合画像角度ヒストグラム抽出手段１３０において、１
３１は照合画像角度ヒストグラム抽出部で、照合画像の
角度ヒストグラムが抽出される。１３２は照合画像角度
ヒストグラムレジスタで、抽出された照合画像角度ヒス
トグラムが格納される。

照合画像角度別重心抽出手段１４０において、１４１は
照合画像角度別重心抽出部で、照合画像の角度別重心が
抽出される。１４２は照合画像角度別重心レジスタで、
抽出された照合画像角度別重心が格納される。

回転角度差候補選択手段１５０において、１５１は回転
角度差候補選択部て、基準画像と照合画像の角度ヒスト
グラムを比較して、両画像間の回転角度差についての候
補を選択する。１５２は回転角度差候補レジスタで、選
択された前記回転角度差が格納される。回転角度差候補
は、一般に複数個選択される。

位置合わせ量抽出手段１６０において、１６１は重心回
転部で、回転角度差候補選択手段１５０で選択された各
回転角度差候補の回転角度差に基づいて、照合画像角度
別重心抽出手段１４０によって抽出された照合画像の角
度別重心を回転させる。１６２は回転角度別重心レジス
タで、前記回転された照合画像の各角度別重心が格納さ
れる。１６３は平行移動量算出部で、基準画像角度別重
心レジスタ１２２から読み出された基準画像の角度別重
心と照合画像角度別重心レジスタ１６２から読み出され
た照合画像の回転角度別重心とのずれから、角度別の平
行移動量及びその散らばりの程度を示す分散値を求め
る。この処理を各回転角度差候補毎の回転角度別重心に
ついて行い、それらの中で分散値が最小な回転角度差候
補となった照合画像の平行移動量及び回転角度差を最適
な平行移動量及び回転角度差として出力する。

１７０は基準画像データが格納される基準画像メモリで
あり、１８０は照合画像データが格納される照合画像メ
モリである。

(B)実施例の動作 位置合わせが行われる複数の画像の中、基準の画像とな
る基準画像のデータが基準画像メモリ１７０に格納さ
れ、照合用の画像となる照合画像のデータは照合画像メ
モリ１８０に格納される。

基準画像角度ヒストグラム抽出部１１１は、基準画像メ
モリ１７０より読み出された基準画像のデータから基準
画像の角度ヒストグラムを抽出して、基準画像角度ヒス
トグラム１１２に格納する。

基準画像角度別重心抽出部１２１は、基準画像メモリ１
７０より読み出された基準画像のデータから基準画像の
角度別重心を抽出して、基準画像角度別重心レジスタ１
２２に格納する。

同様に、照合画像角度ヒストグラム抽出部１３１及び照
合画像角度別重心抽出部１４１は、照合画像メモリ１８
０より読み出された照合画像のデータから照合画像の角
度ヒストグラム及び角度別重心を抽出して、照合画像角
度ヒストグラムレジスタ１３２及び照合画像角度別重心
レジスタ１４２にそれぞれ格納する。

回転角度差候補選択部１５１は、基準画像と照合画像の
角度ヒストグラムを比較して、両画像間の回転角度差に
ついての候補を選択して、回転角度差候補レジスタ１５
２に格納する。

１つの画像の角度の角度ヒストグラムは、、画像中の濃
度値の変化を位置情報に無関係に表現している。そして
画像を回転させた場合、濃度値の変化方向も回転角度に
応じて変化する。即ち、ある複数の画像が同一画像を回
転した画像の集合である場合、それから求めた角度ヒス
トグラムは、角度軸上を平行移動させた関係となる。

逆に、１つ画像（基準画像）の角度ヒストグラムを基準
とし、他の画像（照合画像）の角度ヒストグラムを角度
軸上で平行移動させつつ両角度ヒストグラム間の距離計
算を行えば、角度ヒストグラム間距離が最小となる角度
移動量が両画像間の回転角度差を与えるものとなる。

回転角度差候補選択部１５１は、前述の原理に基づいて
前記角度ヒストグラム間距離が最小となる角度移動量に
基づいて基準画像と照合画像間の回転角度差候補を選択
する。回転角度差候補は、角度ヒストグラム間距離が最
小であるものから順番に複数個選択される。この様に複
数個選択することにより、ノイズによる算出精度低下を
抑えることが出来る。

重心回転部１６１は、回転角度差候補選択手段１５０で
選択された各回転角度差候補の回転角度差に基づいて、
照合画像角度別重心抽出手段１４０によって抽出された
照合画像の角度別重心を回転させ、それらの結果を回転
角度別重心レジスタ１６２に格納する。

平行移動量算出部１６３は、基準画像角度別重心レジス
タ１２２から読み出された基準画像の角度別重心と照合
画像角度別重心レジスタ１６２から読み出された照合画
像の回転角度別重心とのずれから角度別の平行移動量及
びその分散値を求める。この処理を各回転角度差候補毎
の回転角度別重心について行い、それらの中で分散値が
最小な回転角度差候補となった照合画像の平行移動量及
び回転角度差を最適な平行移動量及び回転角度差として
出力する。

１つの画像の形状をその角度別に画像上の位置情報のみ
に圧縮したものが角度別重心であるので、複数の画像が
同一画像を平行移動した画像の照合である場合、その中
の２つの画像（基準画像と照合画像）の角度別重心の方
向別の平行移動量は方向によらず一定となり、このとき
その分散値は最小となる。逆に方向毎に平行移動量が異
なってその分散値が大きい場合は、両画像の回転角度は
等しくないということになる。従って、平行移動量の分
散値が最小なものが最適の平行移動量となり、そのとき
の回転角度差が最適の回転角度差となる。

求められた最適の平行移動量及び回転角度差に基づいて
照合画像メモリ１８０に格納されている照合画像を座標
変換すれば、基準画像に最も良く位置合わせされた照合
画像を得ることが出来る。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明の各
構成は、この実施例の各構成に限定されるものではな
い。例えば、回転角度差候補は１個の場合も含むもので
ある。最適な平行移動量及び回転角度差は、分散値を利
用するものに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、次の諸効果が得ら
れる。

(イ)従来の画像位置合わせ方式よりも極めて短い処理時
間で且つ良好な精度を持って、基準画像と照合画像間の
平行移動量及び回転角度差を求めることが出来る。

(ロ)２つの画像の正確な位置合わせが可能となり、両画
像の照合を的確に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図…本発明の基本構成の説明図、 第２図…本発明の一実施例の構成の説明図、 第３図…先願発明の構成の説明図、 第４図…同先願発明の動作説明図、 第１図及び第２図において、 １１０…基準画像角度ヒストグラム抽出手段、 １２０…基準画像角度別重心抽出手段、 １３０…照合画像角度ヒストグラム抽出手段、 １４０…照合画像角度別重心抽出手段、 １５０…回転角度差候補選択手段、 １６０…位置合わせ量抽出手段、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画像間の位置合わせを行う画像の位
   置合わせ装置において、 (a) 位置合わせを行う際の基準の画像となる基準画像
   の角度ヒストグラムを抽出する基準画像角度ヒストグラ
   ム抽出手段(110)と、 (b) 基準画像の方向別に分類された各画素群の重心で
   ある角度別重心を抽出する基準画像角度別重心抽出手段
   (120)と、 (c) 位置合わせを行う際に照合用の画像となる照合画
   像の角度ヒストグラムを抽出する照合画像角度ヒストグ
   ラム抽出手段(130)と、 (d) 照合画像の方向別に分類された各画素群の重心で
   ある角度別重心を抽出する照合画像角度別重心抽出手段
   (140)と、 (e) 基準画像と照合画像との角度ヒストグラムを比較
   して、両画像間の回転角度差についての候補を選択する
   回転角度差候補選択手段(150)と、 (f) 選択された回転角度差候補に基づいて処理された
   照合画像と基準画像の角度別重心のずれ量から両画像間
   の平行移動量及び回転角度差を抽出する位置合わせ量抽
   出手段(160)、を備えたことを特徴とする画像の位置合
   わせ装置。