JPH1031741A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH1031741A
JPH1031741A JP20103996A JP20103996A JPH1031741A JP H1031741 A JPH1031741 A JP H1031741A JP 20103996 A JP20103996 A JP 20103996A JP 20103996 A JP20103996 A JP 20103996A JP H1031741 A JPH1031741 A JP H1031741A
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JP
Japan
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image
value
evaluation value
input image
model image
Prior art date
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Pending
Application number
JP20103996A
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English (en)
Inventor
Shiro Fujieda
紫朗 藤枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP20103996A priority Critical patent/JPH1031741A/ja
Publication of JPH1031741A publication Critical patent/JPH1031741A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力画像からある特定の対象物に対応するパ
ターンを検出して対象物を認識する画像処理装置に関
し、両画像が最も一致する最適な画素位置を短時間で精
度よく求めることを目的とする。 【解決手段】 モデル画像と入力画像内のモデル画像と
重なる部分との一致度を入力画像内の各画素位置毎にサ
ーチ評価値として算出するサーチ評価値演算部と、モデ
ル画像とサーチ評価値が最小となる入力画像内の部分と
の正規化相関値を算出する正規化相関値演算部とを備
え、サーチ評価値は正規化を行わない簡略化した相関演
算であるため演算時間が短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力画像からある
特定の対象物に対応するパターンを検出して対象物を認
識する画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】入力画像からある特定の対象物に対応す
るパターンを検出する場合、その検出するパターンをモ
デル画像として用意しておき、図4に示すように、大き
さA×Bの入力画像f(図a)の中を、大きさa×bの
モデル画像g(図b)を重ね合わせながら移動させ、モ
デル画像とそれと重なる入力画像の部分(以下、イメー
ジ画像、という)との濃淡値の一致度によって対象物の
識別を行う画像処理装置が知られている。
【0003】両画像の濃淡値の一致度は、次式によっ
て表される。
【0004】
【数1】 ρは正規化された相互相関値を表しており、この値が大
きいほど両画像の一致度が高いことを示している。
【0005】ここで、Nはモデル画像の総画素数a×b
である。また、ΣMtはモデル画像内の各画素の濃淡値
の累算値で、各画素の濃淡値をg(x,y)とすると、 ΣMt=ΣΣg(x,y) … となる。累算範囲はモデル画像内の全画素、すなわち、
図4(b)における座標(x1,y1)〜(xi ,yj
)内の全画素である。変数tはこの範囲内の各画素の
位置を表しており、座標(x1,y1)の画素はtの値
が1、座標(x2,y1)の画素はtの値が2、‥‥、
座標(xi ,yj )の画素はtの値がa×bとなる。
【0006】また、ΣItはイメージ画像の各画素の濃
淡値の累算値を表し、各画素の濃淡値をf(x,y)と
すると、 ΣIt=ΣΣf(x,y) … となる。累算範囲はイメージ画像の全画素、すなわち図
4(a)における斜線で示す部分内の全画素である。変
数tはこの範囲内の各画素の位置を表しており、モデル
画像と同様に1〜a×bとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来例では、モ
デル画像を入力画像の各画素位置に対して1画素ずつ全
ての位置に移動させ、各位置毎に前述した正規化相関値
ρを求めなければならない。このため、入力画像からモ
デル画像と最もよく一致する部分を探すにはかなりの演
算時間がかかり、対象物の位置抽出のための時間が長く
なるという不都合が生じる。そこで、正規化相関値の演
算速度を高速化しようとすると、今度は回路規模が大き
くなり、コスト高になるという不都合が生じる。
【0008】また、演算時間を早めるために、全ての画
素位置ではなく何画素かおきにモデル画像を入力画像に
重ねて正規化相関値ρを演算し、対象物が存在しそうな
おおまかな範囲を求め、次にその範囲内だけに対してモ
デル画像を1画素ずつ移動させながら正規化相関値ρを
求めて最適な画素位置を求める方法もある。このように
すると演算時間を大幅に短縮することができるが、画像
中の最適な位置を見逃してしまうという不都合が生じ
る。
【0009】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、両画像が最も一致する最適な
画素位置を短時間で精度よく求めることができる画像処
理装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による画像処理装
置は、入力画像内を特定の対象物に対応するパターンを
形成したモデル画像によって走査し、モデル画像との一
致度が高い入力画像内の部分を検出する画像処理装置に
おいて、モデル画像と入力画像内のモデル画像と重なる
部分との一致度を入力画像内の各画素位置毎にサーチ評
価値として算出するサーチ評価値演算部と、モデル画像
とサーチ評価値が最小となる入力画像内の部分との正規
化相関値を算出する正規化相関値演算部とを備える。
【0011】また、本発明による画像処理装置は、サー
チ評価値演算部が、モデル画像の各画素位置tの濃淡値
をMt、入力画像内のモデル画像と重なる部分の各画素
位置tの濃淡値をIt、モデル画像の画素数をNとする
とき、 「ΣIt−2ΣMtIt−(ΣIt−ΣMt)
N」 をサーチ評価値として算出するように構成されている。
【0012】本発明によれば、モデル画像を入力画像の
各画素位置に対して1画素ずつ全ての位置に移動させ、
各画素位置毎に一致度を検出する場合に、正規化を行わ
ない簡略化したサーチ評価値を求め、その中で最も高い
相関を示した部分の正規化相関値を算出するので、演算
時間の短縮が図れる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による画像処理装
置の一実施の形態を示すブロック図である。図1におい
て、ビデオカメラなどの撮像装置1によって撮影された
画像は、画像入力部2でディジタル画像データに変換さ
れ、画像メモリ3に記憶される。画像メモリ3に記憶さ
れた画像データは、画像出力部4によって読み出され、
アナログ画像信号に変換された後に、ビデオモニタなど
の表示装置5で表示される。
【0014】タイミング制御部6は、画像入力部2、画
像メモリ3および画像出力部4に所定のタイミング信号
を送り、さらに文字データを記憶する文字メモリ7に所
定のタイミング信号を送る。
【0015】CPU(中央処理装置)11はこの装置全
体を制御する制御手段として機能するもので、アドレス
バスおよびデータバスを含むシステムバス12を介し
て、CPU11で行う演算プログラムが記憶されたプロ
グラムメモリ(ROM)13、外部から入力される各種
データおよびCPU11での演算結果等が記憶されたワ
ーキングメモリ(RAM)14、外部機器との間でデー
タの送受を行うインターフェイス(I/O)15にそれ
ぞれ接続されている。また、CPU11はシステムバス
12を介して前述した画像メモリ3および文字メモリ7
に接続され、さらにタイミング制御部6を直接制御する
ように接続されている。
【0016】また、システムバス12と画像メモリ3と
の間には演算部20が接続されている。この演算部20
はサーチ評価値演算部21、正規化相関値演算部22お
よびイメージデータ演算部23からなる。
【0017】サーチ評価値演算部21は、モデル画像と
イメージ画像との相関を正規化を行わない簡略化した演
算によって行う演算部であり、次式によってサーチ評
価値Hを求める。
【0018】 H=ΣIt−2ΣMtIt−(ΣIt−ΣMt)/N … サーチ評価値Hの値が小さいほど両画像の相関は大き
い。この評価値Hは、 Σ[Mt−{It+(Mave −Iave )}] … から求めたもので、この式はモデル画像の各画素位置
における濃淡値Mtと、イメージ画像の各画素位置にお
ける濃淡値Itとが、図2に示すような関係にあると
き、両画像の濃淡値の平均値Mave ,Iave の差「Mav
e −Iave 」にイメージ画像の値を加え、それとモデル
画像の値との差が小さいほど両画像の相関が大きいこと
を示している。
【0019】そこで、「Mave =ΣMt/N」、「Iav
e =ΣIt/N」を考慮して式を展開すると、 Σ[{Mt−{It+(Mave −Iave )}] =ΣMt+ΣIt−2ΣMtIt +(Mave −Iave )(ΣIt−ΣMt) =ΣMt+ΣIt−2ΣMtIt−{(ΣIt−ΣMt)/N} となる。ΣMtはモデル画像の累積濃淡値の2乗値で
固定値であるため無視すれば、前述の式が得られる。
【0020】正規化相関値演算部22は、前述した正規
化相関値ρを求めるための回路である。また、イメージ
データ演算部23は演算部21,22において共通に行
うイメージデータに関するΣIt,ΣMtIt,ΣIt
等の演算を独立して行うことにより、正規化相関値ρ
およびサーチ評価値Hの演算速度を向上させるために設
けた回路である。
【0021】次に、図3に示すフローチャートを参照し
ながら、本実施の形態による画像処理装置の相関値算出
動作について説明する。以下の説明では、図4(a)に
示すように、モデル画像gを入力画像fの画面左上の位
置から右下の位置まで順次走査によって移動させ、各画
素位置毎にモデル画像とイメージ画像との一致度を検出
するもので、入力画像fの画面左上位置の左上座標を
(X1,Y1)、画面右下位置の左上座標を(Xm,Y
n)とする。
【0022】まず、サーチ評価値Hを零にセットし、こ
れを最小値Hmin とする(ステップS1)。次いで、入
力画像fの画面左上の位置にモデル画像gを重ね合わせ
るために、変数YをY1に、変数XをX1に、それぞれ
セットする(ステップS2,S3)。
【0023】次いで、この位置でのサーチ評価値Hを求
め(ステップS4)、このサーチ評価値Hが最小値Hmi
n より小さいか否か判定する(ステップS5)。小さけ
れば、そのときの変数Xの値およびYの値をレジスタX
s,Ysに記憶し、評価値Hの値を最小値Hmin に書き
替える(ステップS6)。
【0024】これは、前述したようにサーチ評価値Hが
小さいほど両画像の相関が大きいので、サーチ評価値H
が最小となる座標位置を、モデル画像とイメージ画像と
の一致度が大きい位置として検出するためである。
【0025】次いで、変数Xに1を加算することによっ
てモデル画像を1画素右に移動させ(ステップS7)、
変数XがXmになるまでステップS4〜S7の処理を繰
り返す(ステップS8)。変数XがXmになると、1ラ
イン分の処理が終了したことになるので、変数Yに1を
加算することによってモデル画像を1画素下に移動させ
(ステップS9)、変数YがYnになるまでステップS
3〜S9の処理を繰り返す(ステップS10)。
【0026】変数YがYnになると、入力画像の全画素
位置でサーチ評価値Hを算出したことになるので、その
中でサーチ評価値Hが最小値となった画素位置の座標を
レジスタXs,Ysから読み出し、その位置での正規化
相関値ρを求め(ステップS11)、処理を終了する。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、入力画像の全画素位置
毎にモデル画像とイメージ画像との間のサーチ評価値を
求め、その中で最も高い相関を示す画素位置の正規化相
関値を求めるようにしたので、短時間で精度よく両画像
が最も一致する最適な画素位置を求めることができ、入
力画像の中から特定の対象物に対応するパターンを検出
して対象物を認識する処理の高速化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による画像処理装置のブ
ロック図である。
【図2】モデル画像の各画素位置における濃淡値とイメ
ージ画像の各画素位置における濃淡値との関係を示す図
である。
【図3】本実施の形態による相関値算出動作を説明する
フローチャートである。
【図4】(a)は大きさA×Bの入力画像を示す図であ
り、(b)は大きさa×bのモデル画像を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 撮像装置 2 画像入力部 3 画像メモリ 4 画像出力部 5 表示装置 6 タイミング制御部 7 文字メモリ 11 CPU(中央処理装置) 12 システムバス 13 プログラムメモリ(ROM) 14 ワーキングメモリ(RAM) 15 インターフェイス(I/O) 20 演算部 21 サーチ評価値演算部 22 正規化相関値演算部 23 イメージデータ演算部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像内を特定の対象物に対応するパ
    ターンを形成したモデル画像によって走査し、前記モデ
    ル画像との一致度が高い前記入力画像内の部分を検出す
    る画像処理装置において、 前記モデル画像と前記入力画像内の前記モデル画像と重
    なる部分との一致度を前記入力画像内の各画素位置毎に
    サーチ評価値として算出するサーチ評価値演算部と、 前記モデル画像と前記サーチ評価値が最小となる前記入
    力画像内の部分との正規化相関値を算出する正規化相関
    値演算部と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】 前記サーチ評価値演算部は、前記モデル
    画像の各画素位置tの濃淡値をMt、前記入力画像内の
    前記モデル画像と重なる部分の各画素位置tの濃淡値を
    It、前記モデル画像の画素数をNとするとき、 「ΣIt−2ΣMtIt−(ΣIt−ΣMt)
    N」 をサーチ評価値として算出するように構成したことを特
    徴とする請求項1記載の画像処理装置。
JP20103996A 1996-07-12 1996-07-12 画像処理装置 Pending JPH1031741A (ja)

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JP20103996A JPH1031741A (ja) 1996-07-12 1996-07-12 画像処理装置

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JP20103996A JPH1031741A (ja) 1996-07-12 1996-07-12 画像処理装置

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ID=16434421

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JP20103996A Pending JPH1031741A (ja) 1996-07-12 1996-07-12 画像処理装置

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