JPH10171831A - 画像ファイル検索装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により対象物を高速、かつ精度良
く識別する。 【解決手段】 識別対象物の画像を読み込むイメージス
キャナ１と、読み込まれた画像を２値化する２値化部２
１と、２値化された画像の重心を求める重心演算部２２
と、求められた重心から、前記２値化された画像の外縁
までの距離を予め設定された角度刻みで求める距離演算
部２３と、求められた距離データと、画像データベース
４に格納されている複数の画像データにおける各距離デ
ータとを比較してその類似度を求める類似度演算部２４
と、類似度の高い順に前記画像データベース４から検索
された画像を表示するディスプレイ３とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像マッチングに
より対象物の識別を可能にした画像ファイル検索装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、大量の画像をファイルしてお
き、この中から所望の画像を検索して表示する画像ファ
イル検索装置が知られている。この従来例では、一般的
にキー検索が行われている。このキー検索では、予め一
つ一つの画像に対して、その名前や画像の特徴等の文字
列を検索キーとして１乃至複数個割り当てて画像と共に
登録しておき、検索時にはこの検索キーを入力すること
により画像を絞り込み、最終的に目的とする画像を抽出
するようにしている。これが従来より一般的に実行され
ている画像ファイルの検索である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像ファイル検索装置においては、予め検索キーを
複数個設定しておかなければならず、画像ファイル時に
おける作業に手間がかかるばかりでなく、該当する画像
を検索する場合には、その検索キーのいずれかを必ず入
力しなければ検索の糸口すらつかめず、ひいては対象物
の識別を著しく困難にする要因となっていた。

【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、簡単な構成により対象物を高速に
識別することのできる画像ファイル検索装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１の発明は、識別対象物の画像を読み込む画
像読み込み手段と、この画像読み込み手段により読み込
まれた画像を２値化する２値化手段と、この２値化手段
により２値化された画像の重心を求める重心演算手段
と、この重心演算手段により求められた重心から、前記
２値化された画像の外縁までの距離を予め設定された角
度刻みで求める距離演算手段と、この距離演算手段によ
り求められた距離データと、画像データベースに格納さ
れている複数の画像データにおける各距離データとを比
較してその類似度を求める類似度演算手段と、この類似
度演算手段により求めれた類似度の高い順に前記画像デ
ータベースから検索された画像を表示する表示手段とを
具備することを特徴とするものである。

【０００６】上記構成において、識別対象物の画像デー
タは予め画像データベースに登録しておく。対象物の識
別時には、この対象物の画像をイメージスキャナやディ
ジタルカメラ等から入力し、この入力画像を２値化す
る。２値化画像の重心を求め、この重心から画像外縁ま
での距離を、例えば２度単位で求める。求められた距離
データと、画像データベースに登録されている各画像の
距離データとを比較してその類似度を求める。そして、
求められた類似度の高い順にディスプレイ上に表示す
る。これにより、面倒な検索キーの入力を不要としつつ
も、確実に該当画像を抽出して対象物の識別を可能とす
る。本発明装置は、特に、鍵のように数万種類にも及ぶ
ような対象物を自動識別する際に威力を発揮する。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る画像ファイル
検索装置の実施の一形態を示すブロック図である。この
実施の形態は、鍵の画像を読み込みデータベース画像と
のマッチングを行って識別対象物である鍵を自動識別す
る鍵自動識別システムに本発明装置を適用したものであ
る。

【０００８】同図に示すように、この画像ファイル検索
装置は、識別対象物の画像を読み込むイメージスキャナ
１と、このイメージスキャナ１から読み込まれた画像デ
ータの特徴量を算出するパーソナルコンピュータ本体２
と、このパーソナルコンピュータ本体２で算出された類
似度順に画像を表示するためのディスプレイ３と、識別
対象物に関する画像を多数保存した画像データベース４
とから構成されている。

【０００９】上記パーソナルコンピュータ本体２は、そ
の機能上、２値化部２１と、重心演算部２２と、距離演
算部２３と、類似度演算部２４と、表示制御部２５と、
を備えている。各機能については後述する。

【００１０】画像データベース４は、１品種毎に画像デ
ータ及びその特徴量（この実施の形態では、鍵の画像の
重心から外縁までの距離データ）と対象物に関する文字
情報を持っている。文字情報としては、例えば、製品
名、製造会社名、型番、仕様等の種々の属性データが考
えられる。

【００１１】＜画像ファイル検索装置の作用＞次に、こ
の実施の形態の作用を系統的に説明する。図２は、画像
ファイル検索装置における処理手順を示すフローチャー
トである。このフローチャートに示すように、この装置
は、画像取り込み処理（ステップＳ１）、２値化処理
（ステップＳ２）、特徴量算出処理（ステップＳ３）、
マッチング類似度算出処理（ステップＳ４）、ソート処
理（ステップＳ６）、候補表示処理（ステップＳ７）の
各処理から構成されている。

【００１２】先ず、イメージスキャナ１から検索対象と
なる画像が読み込まれると（ステップＳ１の画像取り込
み処理）、２値化部２１では、読み込まれた画像を所定
のしきい値で２値化する（ステップＳ２の２値化処
理）。図３に示すように、鍵の２値化画像をｆ（ｉ，
ｊ）で表すと、背景部分は、ｆ（ｉ，ｊ）＝０となり、
鍵部分は、ｆ（ｉ，ｊ）＝１となる。

【００１３】《ステップＳ３の特徴量算出処理》次に、
２値化画像に対して、以下のようにして重心からの距離
データを算出してこれを特徴量とする。

【００１４】初めに、重心演算部２２では、２値化され
た画像の重心Ｇを以下の式に基づいて求める。

【００１５】

【数１】 但し、Ｓは面積であり、次の（２）式で示される。

【００１６】

【数２】 次に、距離演算部２３では、図４（Ａ）、（Ｂ）にも示
すように、求められた重心Ｇ（ｉ_G，ｊ_G）から周辺エッ
ジまでの距離を各々の角度で求める。ｈ（θ）の角度θ
は２度刻みとする。すなわち、 θ＝｛０゜，２゜，４゜，６゜，・・・，３５８゜｝ 次に、上述のようにして求められた距離データを、横軸
を角度としたグラフで表示する。図５は、鍵の距離デー
タをグラフ化したものであり、入力画像ｔ（ｋ）を実線
で、検索画像（データベース画像または検索結果画像と
もいう。）ｆｎ（ｋ）を一点鎖線で示している。

【００１７】《ステップＳ４のパターンマッチング及び
類似度算出処理》パターンマッチングは次に示す正規化
相関により行う。

【００１８】コーシー・シュワルツ(Cauchy-Schwarz)の
不等式

【数３】 を用い、これを展開すると、以下のようになる。

【００１９】

【数４】 上記（５）式は、ａについての２次方程式であるから、
次の（６）式に示す２次方程式の判別式

【数５】 から、

【数６】 ただし、（７）式において、“＝”はｔ（ｋ）＝αｆn
（ｋ)のとき、すなわち、入力画像の距離データと、デ
ータベース画像の距離データとが相似のとき（両画像の
形状が同一のとき）に成立する。また、ｋは２度刻み角
度を示し、０〜１７９の値を示す。

【００２０】上記（７）式の左辺は、正規化相関を示し
ており、この正規化相関が、画像間の類似度を表す。た
だし、正規化相関は１よりも大きくならないので、１０
０倍した値を類似度として表示する。

【００２１】このようにして、入力画像ｔ（ｋ）と、検
索されたデータベース画像ｆn（ｋ）との類似度を順次
求め、類似度の高い順にディスプレイ上に表示する（ス
テップＳ６〜Ｓ８）。具体的な表示画面構成例を図６に
示す。図６に示すように、入力画像と、検索結果画像と
が、画面上に表示されると共に、その類似度が表示され
る。また、検索結果画像に予め付されている属性情報、
例えば、鍵のタイプ、名称、モデル名、製造元等の情報
が表示される。オペレータは、この検索結果の画面を見
て、識別対象の鍵の種類や製造元等の種々の情報を知る
ことができる。

【００２２】なお、この実施の形態では、画像読み込み
手段としてイメージスキャナ１を使用したが、他にディ
ジタルカメラ等を使用して撮像された画像データを取り
込むようにしても良い。

【００２３】また、この実施の形態では、２値化画像に
おける重心からの距離データを比較することにより画像
間の類似度を判別するようにしたが、入力画像としてカ
ラー画像を用い、距離データと色情報とを共に用いるよ
うにすれば、色付きの対象物の識別に有効である。

【００２４】更に、この実施の形態では、鍵を識別対象
物としたが、これに限られるものではなく、自動車やオ
ートバイ等の形状認識、あるいは銃刀器の識別等、種々
のものに適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、識別対象物の画像を読み込み、読み込まれた画像
を２値化し、２値化された画像の重心を求め、求められ
た重心から、２値化された画像の外縁までの距離を予め
設定された角度刻みで求め、求められた距離データと、
画像データベースに格納されている複数の画像データに
おける各距離データとを比較してその類似度を求め、求
めれた類似度の高い順に前記画像データベースから検索
された画像を表示するようにしたので、簡単な装置構成
であっても対象物の識別を高速、かつ精度良く行うこと
ができる。しかも、類似度順に複数の画像を検索するこ
とができるので、識別作業が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像ファイル検索装置の実施の形
態の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る画像ファイル検索装置の実施の形
態の作用を示すフローチャートである。

【図３】２値化部で実行される２値化処理を示す説明図
である。

【図４】重心からの距離データを求める方法を示す説明
図である。

【図５】求められた距離データを角度で展開して示すグ
ラフである。

【図６】検索結果の画面構成例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ イメージスキャナ ２ パーソナルコンピュータ本体 ３ ディスプレイ ４ 画像データベース ２１ ２値化部 ２２ 重心演算部 ２３ 距離演算部 ２４ 類似度演算部 ２５ 表示制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 識別対象物の画像を読み込む画像読み込
   み手段と、 この画像読み込み手段により読み込まれた画像を２値化
   する２値化手段と、 この２値化手段により２値化された画像の重心を求める
   重心演算手段と、 この重心演算手段により求められた重心から、前記２値
   化された画像の外縁までの距離を予め設定された角度刻
   みで求める距離演算手段と、 この距離演算手段により求められた距離データと、画像
   データベースに格納されている複数の画像データにおけ
   る各距離データとを比較してその類似度を求める類似度
   演算手段と、 この類似度演算手段により求めれた類似度の高い順に前
   記画像データベースから検索された画像を表示する表示
   手段と、 を具備することを特徴とする画像ファイル検索装置。