WO1998020454A1

WO1998020454A1 - Appareil d'extraction de structure

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Publication number: WO1998020454A1
Application number: PCT/JP1996/003212
Authority: WO
Inventors: Koji Kobayashi; Hiroshi Nakajima; Takafumi Aoki; Masayuki Kawamata; Tatsuo Higuchi
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Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1998-05-14
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Description

明細書パターン抽出装置

1 . 技術分野

この発明は、空間周波数特性に基づいて N次元のパターン〔例えば、音声（ 1 次元）、平面画像（ 2次元）、立体（ 3次元）〕の照合を行い、登録パターンと照台パターンとの相違点や移動パターンを抽出するパターン抽出装置に関する。

2 . 背景技術

従来、 2 つの類似したパターンの相違点の抽出は、人間の目視によるチェックによって行われている。すなわち、一方のパターンを基準パターンとし、この基準パターンと他方のパターンとを人間の目で比較して相違点を抽出している。また、 2つの類似したパターン（全体パターン）中のそれぞれ異なる位置に存在する共通パターン（移動パターン）の抽出も、人間の目視によるチェックによつて行われている。すなわち、一方のパターンを基準パターンとし、この基準パターンと他方のパターンとを人間の目で比較して、移動パタ一ンを抽出している。しかしながら、人間の目視によるチェックでは、 2つの類似したパターンの相違点や移動パターンが明らかなものである場合にしか対応できない。すなわち、全体パタ一ンが複雑なパタ一ンで構成されていたり、あるいは相違点や移動パ夕一ンが微小な場合には、抽出するのに時間がかかるとともに正確なチェックが行えない。また、移動パターンが複数存在する場台には、全ての移動パターンを検出することが難しい。

本発明の目的は、短時間でしかも正確に、類似パターン間の相違点や移動パターンを抽出することのできるパターン抽出装置を提供することにある。

3 . 発明の開示

本発明は、登録パターンの N次元パターンデ一タに N次元離散的フ一リヱ変換を施して登録フーリエ N次元パターンデータを作成し、照合バタ一ンの N次元パ夕一ンデータに N次元離散的フ一リェ変換を施して照合フーリエ N次元パターンデ一タを作成し、登録フーリェ N次元パターンデータと照合フーリェ N次元パターンデータとを合成し、これによつて得られる合成フーリェ N次元パターンデー夕に対して第 1 のパターン処理手段において N次元離散的フ一リェ変換および N 次元離散的逆フーリエ変換の何れか一方を施し、このフーリエ変換の施された合成フーリエ N次元パターンデータに出現する相関成分エリア内の相関ピークを求め、この求めた相関ピークを含みその周辺をマスクし、これによつてその一部がマスクされた合成フ一リヱ N次元パターンデ一タに対し、第 1 のパターン処理手段において N次元離散的フ一リェ変換が施されている場合には N次元離散的逆フ — リヱ変換を施し、第 1 のパターン処理手段において N次元離散的逆フーリエ変換が施されている場合には N次元離散的フーリヱ変換を施し、このフーリヱ変換の施された合成フ一リェ N次元パターンデータと登録フーリェ N次元パターンデ —タとを再合成し、これによつて得られる再合成フーリエ N次元パターンデータに対して N次元離散的逆フ一リェ変換を施す。

本発明によれば、登録パタ一ンの N次元パターンデータに N次元離散的フ一リェ変換が施されて登録フ一リェ N次元パターンデータが作成され、照合パターンの N次元パタ一ンデータに N次元離散的フ一リェ変換が施されて照合フーリエ N 次元パターンデータが作成される。そして、登録フーリエ N次元パターンデータと照合フ一リエ N次元パターンデータとが合成され、これによつて得られる合成フーリ工 N次元パターンデータに対して第 1 のパターン処理手段において N次元離散的フーリヱ変換あるいは N次元離散的逆フ一リヱ変換が施され、このフーリェ変換の施された合成フーリェ N次元パターンデータに出現する相関成分ヱリ了内の相関ピークが求められる。そして、この相関ピークを含みその周辺がマスクされ、これによつてその一部がマスクされた合成フ一リエ N次元パターンデータに対し、第 1 のパターン処理手段において N次元離散的フ一リヱ変換が施されている場合には N次元離散的逆フーリエ変換が施され、第 1 のパターン処理手段において N次元離散的逆フーリエ変換が施されている場合には N次元離散的フーリェ変換が施される。そして、このフーリエ変換の施された合成フーリエ N次元パターンデータと登録フーリェ N次元パターンデータとが再合成され、これによつて得られる再合成フーリヱ N次元パターンデータに対して N次元離散的逆フ一リェ変換が施される。これによつて得られる逆フーリェ変換の施された再合成フーリエ N次元パターンデータには、相違点の輪郭が抽出され、また移動パターンの輪郭が抽出され、相違点や移動パターンが何で合っても、どこに存在するかが分かる。

また、本発明は、さらに登録フーリエ N次元パターンデータと照台フーリエ N 次元パターンデータとを合成し、これによつて得られる台成フーリエ N次元パタ — ンデータに対して振幅抑制処理（ 1 o g処理や T処理等）を行ったうえ Ν次元離散的フーリエ変換および Ν次元離散的逆フーリエ変換の何れか一方を施し、第 2のパタ一ン処理手段によってフーリエ変換の施された合成フ一リエ Ν次元パターンデータに対して振幅復元処理（ 1 o g処理や処理等の逆関数処理）を行つたうえ、この振幅復元処理の行われた合成フ一リェ N次元パターンデータと登録フーリェ N次元パターンデータとを再合成し、これによつて得られる再台成フーリェ N次元パタ一ンデータに対して N次元離散的逆フーリェ変換を施す。

また、本発明は、さらに登録フーリエ N次元パターンデータと照合フーリエ N 次元パターンデータとを合成し、これによつて得られる台成フーリェ N次元パ夕 — ンデータに対して振幅抑制処理（ 1 0 g処理や処理等）を行ったうえ N次元離散的フ一リュ変換および N次元離散的逆フーリュ変換の何れか一方を施し、第 2のパターン処理手段によってフーリヱ変換の施された台成フーリェ N次元パタ — ンデータと登録フーリエ N次元パターンデータとを再合成し、これによつて得られる再合成フーリエ N次元パターンデータに対して N次元離散的逆フ一リエ変換を施す。

また、本発明は、さらに登録パターンの N次元パターンデータに N次元離散的フーリェ変換を施してから振幅抑制処理（ 1 o g処理や^処理等）を行うことにより登録フーリェ N次元パターンデータを作成し、照合パターンの N次元パターンデータに N次元離散的フ一リエ変換を施してから振幅抑制処理（ l o g処理や処理等）を行うことにより照合フーリヱ N次元パターンデータを作成し、第 2 のパターン処理手段によってフーリヱ変換の施された台成フーリェ N次元パターンデ一夕と登録フーリエ N次元パターンデ一夕とを再合成し、これによつて得られる再台成フーリヱ N次元パターンデータに対して振幅復元処理（ 1 0 g処理や； "処理等の逆関数処理）をを行ってから N次元離散的逆フーリエ変換を施す。また、本発明は、さらに登録パターンの N次元パターンデータに N次元離散的フ一リヱ変換を施してから振幅抑制処理（ 1 o g処理や T処理等）を行うことにより登録フ一リェ Ν次元パターンデータを作成し、照合パターンの Ν次元パターンデータに Ν次元離散的フーリェ変換を施してから振幅抑制処理（ 1 o g処理や ^処理等）を行うことにより照合フーリエ N次元パターンデータを作成し、第 2 のパターン処理手段によってフーリェ変換の施された合成フ一リエ N次元パ夕一ンデータと登録フーリエ N次元パタ一ンデータとを再合成し、これによつて得られる再合成フーリェ N次元パターンデータに対して N次元離散的逆フーリェ変換を施す。

4 . 図面の簡単な説明

図 1 A〜 1 Gは、図 2 に示すパタ一ン抽出装置における登録パタ一ンと照合パターンとの相違点の抽出過程を説明する図である。

図 2 は、本発明の一実施例を示すパターン抽出装置のプロック構成図である。図 3 は、図 2 に示すパターン抽出装置における基準（登録）パタ一ンの登録動作を説明するためのフローチヤ一トである。

図 4 は、図 2 に示すパターン抽出装置における登録パターンと照合パターンとの相違点の抽出動作を説明するためのフローチャートである。

図 5 は、図 4 に続いて、登録パターンと照合パターンとの相違点の抽出動作を説明するためのフローチヤ一トである。

図 6 A ~ 6 Gは、図 2 に示すパターン抽出装置における移動パターンの抽出過程を説明する図である。

図 7 は、図 2 に示すパターン抽出装置における移動パターンの抽出動作を説明するためのフローチヤ一トである。

図 8 は、図 7 に続いて、移動パターンの抽出動作を説明するためのフローチヤ — トである。である。

図 9 は、図 4 および図 5 に示したフローチヤ一トに対応するパターン抽出アルゴリズムの機能ブロック図である。

図 1 0 は、図 7 および図 8 に示したフローチャートに対応するパターン抽出ァルゴリズムの機能プロック図である。 5. 発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を図面に基づき詳細に説明する。

図 2 は本発明の一実施例を示すパターン抽出装置のブロック構成図であり、画像データからなる 2次元パターンデータを照合する場合を説明する。図 2 において、 1 0 は操作部、 2 0 はコントロール部であり、操作部 1 0 はテンキー 1 0 — 1，ディスプレイ（ L C D : Liquid Crystal Display) 1 0 — 2 および C C D (Charge Coupled Device) カメラ 1 0 — 3 を備えている。コントロール部 2 0 は、 C P U (Central Processing Unit) を有してなる制御部 2 0 — 1 と、 R O M (E ead Only Memory) 2 0 — 2 と、 R A M (Random Access Memory) 2 0 — 3 と、ードディスク（ H D ) 2 0 — 4 と、フレームメモリ（ F M) 2 0 — 5 と、外部接続部（ I / F ) 2 0 — 6 と、フーリエ変換部（ F F T ) 2 0 — 7 とを備えてなり、 R 0 M 2 0 - 2 にはパターン抽出プログラムが格納されている。

〔基準パタ一ンの登録〕

このパターン抽出装置において基準パターン（登録パターン）は図 3 に示すようにして登録される。すなわち、パターン照合の開始前に、利用者は、テンキー 1 0 - 1 を用いて基準パターンに割り当てられた I Dナンバを入力のうえ（ステップ S 3 0 1 ) 、 C C Dカメラ 1 0 — 3 の視野範囲の所定の位置に登録パターンを置く。これにより、登録パタ一ンの原画像が、 A / D変換により、 3 2 0 X 4

0 0画素， 2 5 6階調の濃淡画像（画像データ： 2次元パターンデータ）として、コントロール部 2 0へ与えられる。

制御部 2 0 — 1 は、この操作部 1 0 より与えられる登録パターンの画像データをフレームメモリ 2 0 — 5 を介して取り込み（ステップ S 3 0 2 ) 、取り込んだ登録パターンの画像データ（図 1 A参照）をフーリエ変換部 2 0 — 7 へ送って 2 次元離散的フーリヱ変換（ 2次元 D F T ： two-dimensional Discrete Fourier T ransform) を施す（ステップ S 3 0 4 ) 。これにより、図 1 Aに示された登録パタ一ンの画像データは、図 1 Bに示されるようなフーリエ画像データ（登録フーリェ画像データ） F Aとなる。制御部 2 0 — 1 は、このフーリェ画像デ一タ F A を登録パターンの原画像データとして、ハードディスク 2 0 — 4内に入力された

1 Dナンバと対応させてフアイル化する（ステップ S 3 0 5 ) 。なお、 2次元離散的フーリエ変換については、例えば「コンピュータ画像処理入門、日本工業技術センター編、 P P. 4 4 — 4 5」（文献 1 ) 等に説明されている o

〔相違点の抽出〕

このパターン抽出装置において、登録パターンと照合パターンとの相違点の抽出は、図 4 に示すようにして行われる。すなわち、利用者は、テンキー 1 0 — 1 を用いて基準パターンに割り当てられた I Dナンバを入力のうえ（ステップ S 4 0 1 ) 、 C C Dカメラ 1 0— 1 の視野範囲の所定の位置に照合バターンを置く。これにより、登録パターンの場合と同様にして、照合パターンの原画像データが、

3 2 0 X 4 0 0 画素， 2 5 6階調の濃淡画像（画像データ： 2次元パターンデ一タ）として、コントロール部 2 0 へ与えられる。

制御部 2 0 — 1 は、テンキー 1 0 — 1 を介して I Dナンバが与えられると、ノ、一ドディスク 2 0 一 4内にファイル化されている登録パターンから、その I Dナンバに対応する登録パターンのフーリェ画像データ F Aを読み出す（ステップ S

4 0 2〉。次に、制御部 2 0 — 1 は、操作部 1 0 より与えられる照合パタ一ンの画像データをフレームメモリ 2 0 — 5を介して取り込み（ステップ S 4 0 3 ) 、取り込んだ照合パターンの画像データ（図 1 C参照）をフーリヱ変換部 2 0 - 7 へ送って 2次元離散的フーリエ変換（ 2次元 D F T) を施す（ステップ S 4 0 5 ) 。これにより、図 1 Cに示された照合パターンの画像データは、図 1 Dに示されるようなフーリエ画像データ（照合フーリエ画像データ） F B となる。

次に、制御部 2 0 — 1 は、ステップ S 4 0 5で得られた照合パターンのフーリェ画像データ F B とステップ S 4 0 2で読み出した登録パターンのフ一リェ画像データ F Aとを合成し（ステップ S 4 0 6 ) 、合成フ一リェ画像データを得る。ここで、合成フ一リェ画像データは、照合フーリェ画像データを A · e 』 0 とし、登録フ一リエ画像データを B · とした場合、 A ' B · e ' (0— 0 )で表される。但し、 A， B, Θ， φヒも周波数（フーリヱ）空間（ u， V ) の関数とする。そして、 A · B · e ' W¾6 >は、

A ' B ' e ^{J (} e — 0 ) = A ' B ' c o s ( 0 - ^ ) + j - A - B - s i n ( θ

- Φ ) · · · ( 1 ) として表され、 Α · e 』 0 = a , + j /3 , 、 Β · e ' φ = a ₂ + ) β 2 とすると、

A = ( α ,²+ ^ ,²) ^1/2

Β = ( α ₂ ² + β ₂ ²) ^1/2

θ = t a τι ' { β ι / a , )

φ = \. Ά η ~ ^ι { β ι / ₂ )

となる。この（ 1 ) 式を計算することにより合成フーリエ画像データを得る。なお、

A , B . e "0—¾6 ) = A , B . e . e—

= Α · e ¹ θ · Β · e ' ^j φ

= ( _t + i β , ) · ( a ₂ — j >S ₂ )

= ( a i · 2 + β , · β ₂ ) + i ( a ₂ · S > - a >

• β z ) · · · ( 2 ) として、式（ 2 〉を用いて合成フーリエ画像データを求めるようにしてもよい。制御部 2 0 — 1 は、このようにして合成フ一リヱ画像データを得た後、位相限定相関法（Phase Only Correlation) を用いて振幅抑制処理を行う（ステップ S

4 0 7 ) 。本実施例では、振幅抑制処理として、 1 0 g処理を行う。すなわち、前述した合成フ一リェ画像データの演算式である A ' B ' e ^j (0 -?¾ )の l o gをとり、 l o g ( A ' B ) - e j ' θ - φ とすることにより、振幅である Α · Βを l o g ( A · B ) に抑制する（ A ' B > l o g ( A ' B ) ) 。上述した位相限定相関法は、画像の空間的な位相変化に着目するように修正した相互相関（cross correlation) であり、振幅情報が抑制されて位相情報のみに限定された合成フーリェ画像デ一タが求められる。

振幅抑制処理を施した合成フ一リェ画像データでは登録パターンの採取時と照合パターンの採取時の照度差による影響が小さくなる。すなわち、振幅抑制処理を行うことにより、各画素のスぺクトラム強度が抑圧され、飛び抜けた値がなくなり、より多くの情報が有効となる。

なお、この実施例では、振幅抑制処理として 1 o g処理を行うものとしたが、 ^処理を行うようにしてもよい。また、 1 0 g処理や^処理に限らず、振幅を抑制することができればどのような処理でもよい。振幅抑制で全ての振幅を一定値、例えば 1 にすると、すなわち位相のみにすると、 l o g処理や "処理等に比べ、計算量を減らすことができるという利点とデータが少なくなるという利点がある。ステップ S 4 0 7 で振幅抑制処理を行つた後、制御部 2 0 — 1 は、その振幅抑制処理を行つた合成フーリェ画像データをフーリェ変換部 2 0 — 7 へ送り、第 2 回目の 2次元 D F Tを施す（ステップ S 4 0 8 ) 。これにより、振幅抑制処理の行われた合成フ一リェ画像デ一タは、図 1 E に示されるような合成フ一リェ画像データとなる。

次に、制御部 2 0 — 1 は、ステップ S 4 0 8で得られた合成フーリエ画像デ一夕を取り込み、この合成フ一リヱ画像データより中心部分を含む所定の相関成分ェリァの各画素の相関成分の強度（振幅）をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分ヱリア内の最も強度の高い画素（相関ピーク）を抽出する（ステップ S 4 0 9 ) 。この場合、相関成分ェリァの中心付近に相関ピークが現れる。

次に、制御部 2 0 — 1 は、ステップ S 4 0 9 で抽出した相関ピークを含みその周辺をマスクする（ステップ S 4 1 0 ) 。すなわち、図 1 Fに示すように、図 1 Eに示される合成フーリヱ画像データに対し、白い点線で囲んだ領域 S O をマスクする。そして、この領域 S O がマスクされた合成フーリエ画像データに対して 2次元離散的逆フーリヱ変換（ 2次元 I D F T ： two-dimensional Inverse DFT) を施し（ステップ S 4 1 1 ) 、この 2次元 I D F Tの施された合成フーリエ画像データに対して振幅復元処理を行う（ステップ S 4 1 2 ) 。ここで、振幅復元処理は、ステップ S 4 0 7 での振幅抑制処理で行われた関数の逆関数を振幅に対して行う処理のことを言い、とした場合には A ² とし、 1 o g _e Aとした場合には e ^A とする。

次に、制御部 2 0 - 1 は、ステップ S 4 1 2 にて振幅復元処理の行われた合成フーリエ画像データとステップ S 4 0 2で読み出されている登録フーリエ画像データ F Aとを再合成し（ステップ S 4 1 3 ) 、これによつて得られる再合成フーリェ画像デ一タに対して 2次元 I D F Tを施し（ステップ S 4 1 4 ) 、図 1 Gに示すような再合成フーリェ画像データを得る。

ここで、ステップ S 4 1 3 での再合成とは、登録パターン Bと照合パターン A 9 とを合成したものから照合パターン Aを抽出する意味である。具体的には次の 2 通り考えられる。この 2つはどちらも等価である。

①ステップ S 4 0 6での合成を A · Β · e ^J (0 -i¾)とした場合、ステップ S 4 1 3での再合成は、（Α · B ) Z B · e ' ^{1 ί}θ ' φ' + φ^ι Ά - e ^j 6> とする。

②ステップ S 4 0 6での合成を A · B · e ^j (0— 0 )とした場合、ステップ S 4 1 3での再合成は、（A · B ) ZB · e ¹ 'φ ' ⁽θ -φ ^{, > =}Α · e ^J0 とする。

図 1 Gを見ても分かるように、この 2次元 I D F Tの施された再合成フーリエ画像データには、照合パタ一ンのみに存在するパターンの輪郭がそれと対応する位置に現れる。すなわち、図 1 Cに示す照合パターンでは、その一部に自動車のパターンが重畳されている。この自動車のパターンが照合パターンと登録パターソとの相違点として図 1 Gに現れる。制御部 2 0 — 1 は、図 1 Gに現れている自動車のパターンを、照合パターンのみに存在するパターンとして抽出する（ステップ S 4 1 5 ) o

[移動パターンの抽出〕

上述した登録パターンと照合パターンとの相違点の抽出の場合、登録パターンには自動車のパタ一ンが重畳されておらず、照合パタ一ンにのみ自動車のパタ一ンが重畳されている場合について説明した。これに対し、登録パターンにも照合パターンにも自動車のパターンが重畳されており、この自動車のパターンの位置が移動している場合について以下に説明する。

この場合にも、制御部 2 0 — 1 は、図 4および図 5 に示したフローチャートと同様の処理を行い、図 6 に示すような処理過程を経て移動パターンを抽出する。但し、この場合、図 1 Eに対応する処理過程である図 6 Eにおいては、背景を示す相関値 P 1 と自動車を示す相関値 P 2が出現する。この場合、相関値 P 1 の方が大きく、相関ピークとして抽出されるので、この相関ピーク P 1 を含みその周辺にマスクが施される（図 6 F参照）。

制御部 2 0 — 1 は、このマスクされた合成フ一リェ画像データに対して 2次元 I D F Tを施し（ステップ S 4 1 1 ) 、この 2次元 I D F Tの施された合成フーリェ画像データに対して振幅復元処理を行う（ステップ S 4 1 2 ) 。そして、この振幅復元処理の行われた合成フーリェ画像デ一タとステップ S 4 0 2で読み出された登録フ一リェ画像データ F Aとを再合成し（ステツプ S 4 1 3 ) 、これによつて得られる再合成フーリェ画像デ一タに対して 2次元 I D F Tを施し（ステップ S 4 1 4 ) 、図 6 Gに示すような再合成フーリェ画像データを得る。

図 6 Gを見ても分かるように、この 2次元 I D F Tの施された再合成フーリエ画像データには、登録パターンと照合パターンとの両方に存在する移動パターンの輪郭が、照合パターンのそれと対応する位置に現れる。すなわち、図 6 Cに示す照合パターンでは、図 6 Aに示す登録パターン中の自動車の位置が移動している。この自動車のパターンが照合パターンと登録パターンのそれぞれ異なる位置に存在する移動パターンとして図 6 Gに現れる。制御部 2 0 ― 1 は、図 6 Gに現れている自動車のパターンを、登録パターンと照合パターンのそれぞれ異なる位置に存在する移動パタ一ンとして抽出する（ステップ S 4 1 6 ) 。

なお、本実施例では、 2次元 I D F Tをフーリヱ変換部 2 0 — 7 において行うものとしたが、 C P U 2 0 — 1 内で行うものとしてもよい。また、本実施例では、図 4 に示したステップ S 4 0 8 にて 2次元 D F Tを行うようにしたが、 2次元 D F Tではなく 2次元 I D F Tを行うようにしてもよい。すなわち、振幅抑制処理の施された合成フーリェ画像データに対して 2次元 D F Tを行うのに代えて、 2 次元 I D F Tを行うようにしてもよい。但し、ステップ D 4 0 8で 2次元 I D F Tを行った場合、ステップ S 4 1 1 では 2次元 D F Tを行う。 2次元 D F Tと 2 次元 I D F T とは、定量的にみて照合精度は変わらない。 2次元 I D F Tについては、先の文献 1 に説明されている。

また、本実施例では、合成後のフ一リヱ画像デー夕に対してステップ S ⁴ 0 7 で振幅抑制処理を施した後に、ステップ S 4 0 8 で 2次元 D F Tを行うようにしたが、合成前の登録フーリエ画像データ F Aおよび照合フーリエ画像データ F B にそれぞれ振幅抑制処理を行った後に合成するようにしてもよい。すなわち、図 7 に示すように、図 4のステップ S 4 0 7をなくし、登録フーリエ画像データ F Aを読み出すステップ S 7 0 2 と照合パターンの画像データの入力を行うステツプ S 7 0 4 との間に振幅抑制処理を行うステップ S 7 0 3 を設ける。さらに、照合パタ―ンの画像データに 2次元 D F Tを施すステップ S 7 0 6 と振幅抑制処理後の照合フーリヱ画像データ F B と登録フーリェ画像データ F Aとの合成を行うステップ S 7 0 8 との間に振幅抑制処理を行うステップ S 7 0 7 を設ける。但し、この場合、図 8 に示すように、 2次元 I D F Tの施された合成フーリエ画像データとステップ 7 0 2で読み出された登録パタ一ンのフーリェ画像データとを再合成するステップ S 7 1 3 の後に、振幅復元処理を行うステップ S 7 1 4 を設ける。このようにした場合、ステップ S 7 0 3 および S 7 0 7での振幅抑制処理によつて、振幅抑制処理の施された登録フーリヱ画像データおよび照合フ一リヱ画像データが得られ、これらのフ一リヱ画像データが合成されて合成フーリヱ画像デ —タが得られる。なお、ステップ S 7 0 1， S 7 0 9〜 S 7 1 2， S 7 1 7 ~ S 7 1 7 は図 4 および図 5 に示すステップ S 4 0 1， S 4 0 9 ~ S 4 1 2 , S 1 7 ~ S 4 1 7 と同一であり、その説明を省略する。

この時の合成フ一リヱ画像データの振幅の抑制率は、図 4 および図 5 に示す合成フーリェ画像データとしてから振幅抑制処理を行う場合に対して小さい。したがって、図 4 に示す合成フーリェ画像データとしてから振幅抑制処理を行う方が、図 7 に示す振幅抑制処理を行ってから合成フーリエ画像データとする方法に比べて、その相違点の位置や移動パターンの照合精度がアップする。なお、図 7 および図 8 に示す振幅抑制処理を行つてから合成フーリエ画像データとする場合にも、合成フ一リェ画像データに対して 2次元！） F Tではなく、 2次元 I D F Tを行うようにしてもよい。

また、上述した実施例においては、 2次元パターンの抽出処理について説明したが、 3次元パタ一ンの抽出処理についても同様にして行うことが可能であり、 2次元， 3次元に拘わらず多次元のパターンの抽出処理を同様にして行うことができる。また、振幅抑制処理を行うものとしたが、振幅抑制処理は必ずしも行わなくてもよい。また、振幅抑制処理で全ての振幅を 1 とした場合、すなわち位相限定を行った場合には、振幅復元処理を行わなくてもよい。

図 9 は図 4 および図 5 に示したフローチャートに対応するパターン抽出アルゴリズムの機能ブロック図を示し、図 1 0 は図 7 および図 8 に示したフローチヤ一トに対応するパターン抽出アルゴリズムの機能ブロック図を示す。図 9 および図 1 0 において、各機能ブロックにはフローチヤ一トの各ステップと同一のステツプ番号が付されており、付されたステップ番号に対応するステップの機能をそれぞれ有する。

以上説明したように本発明は、登録パターンと照合パターンとが空間周波数特性に基づいて照合され、この照合結果として類似パターン間の相違点や移動パタ ― ンの抽出を行うことが可能となり、短時間でしかも正確に品質検査や異常検知 (解析），移動物体の検出を行うことができるようになる。

Claims

請求の範囲

1 . 登録パターンの N次元パタ一ンデータに N次元離散的フ一リヱ変換を施して登録フーリエ N次元パターンデータを作成する登録フ一リエパターンデータ作成手段と、

照台パタ一ンの N次元パターンデータに N次元離散的フーリェ変換を施して照合フ一リェ N次元パターンデータを作成する照合フ一リェパターンデータ作成手段と、

前記登録フ一リヱパターンデータ作成手段によつて作成された登録フ一リェ N 次元パターンデータと前記照合フ一リエパターンデータ作成手段によつて作成された照合フ一リェ N次元パターンデータとを合成して得られる台成フ一リエ N次元パターンデータに対して N次元離散的フーリェ変換および N次元離散的逆フ一リエ変換の何れか一方を施す第 1 のパターン処理手段と、

前記第 1 のパターン処理手段によってフーリェ変換が施された合成フーリエ N 次元パターンデータに出現する相関成分ェリァ内の相関ピ一クを求め、求めた相関ピークを含む所定の領域をマスクするマスク処理手段と、

前記マスク処理手段によって所定領域がマスクされた台成フーリエ N次元バターンデータに対し、前記第 1 のパターン処理手段において N次元離散的フ一リェ変換が施されている場合には N次元離散的逆フーリヱ変換を施し、前記第 1 のパターン処理手段において N次元離散的逆フーリェ変換が施されている場合には N 次元離散的フ一リェ変換を施す第 2 のパターン処理手段と、

前記第 2 のパターン処理手段によつてフーリェ変換の施された合成フーリ N 次元パターンデータと前記登録フーリヱパターンデータ作成手段によつて作成された登録フーリエ N次元パターンデータとを再合成して得られる再合成フーリェ N次元パターンデータに対して N次元離散的逆フーリヱ変換を施す第 3 のパターン処理手段と

を備えたことを特徴とするパターン抽出装置。

2 . 前記第 1 のパターン処理手段は、

前記登録フーリヱパターンデータ作成手段によつて作成された登録フ一リェ N 次元パタ一ンデータと前記照合フーリェパタ一ンデータ作成手段によつて作成された照合フーリェ N次元パターンデータとを合成するパターンデータ合成手段と、前記パターンデータ合成手段によって得られる合成フーリェ N次元パターンデ -夕に対して振幅抑制処理を行う振幅抑制処理手段と、

前記振幅抑制処理手段によつて振幅抑制された合成フ一リ N次元パターンデ一夕に対して N次元離散的フーリェ変換および N次元離散的逆フーリュ変換の何れか一方を施す第 1 のフ一リエ変換手段と

を備え、

前記第 3 のパターン処理手段は、

前記第 2 のパターン処理手段によってフーリェ変換された合成フーリヱ N次元パターンデ—タに対して振幅復元処理を行う振幅復元処理手段と、

前記振幅抑制処理手段によつて振幅復元された合成フ一リェ N次元パターンデ一夕と前記登録フ一リヱパターンデータ作成手段によつて作成された登録フ一リェ N次元パターンデータとを再合成するパターンデータ再合成手段と、

前記パタ一ンデータ再合成手段によつて得られた再合成フ一リヱ N次元パタ一ンデータに対して N次元離散的逆フーリヱ変換を施す第 2 のフーリヱ変換手段とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載のパターン抽出装置。

3 . 前記第 1 のパターン処理手段は、

前記登録フーリエパターンデータ作成手段によつて作成された登録フ一リ N 次元パターンデータと前記照合フ一リヱパターンデータ作成手段によつて作成された照合フーリェ N次元パターンデータとを合成するパターンデ一タ合成手段と、前記パターンデータ合成手段によって得られた合成フーリエ N次元パターンデ —タに対して振幅抑制処理を行う振幅抑制処理手段と、

前記振幅抑制処理手段によつて振幅抑制された合成フーリ N次元パターンデ —タに対して N次元離散的フーリェ変換および N次元離散的逆フーリェ変換の何れか一方を施す第 1 のフーリヱ変換手段と

を備え、

前記第 3 のパターン処理手段は、

前記第 2 のパターン処理手段によつてフーリェ変換された合成フーリェ N次元パターンデ一タと前記登録フーリエパターンデータ作成手段によつて作成された登録フーリェ N次元パターンデータとを再合成するパターンデータ再合成手段と、前記パターンデータ再合成手段によつて得られた再合成フ一リヱ N次元パターンデータに対して N次元離散的逆フーリヱ変換を施す第 2 のフーリヱ変換手段をを備えたことを特徵とする請求項第 1 項記載のパターン抽出装置。

4 . 前記登録フーリヱパタ一ンデータ作成手段は、

登録パターンの N次元パターンデータに N次元離散的フーリヱ変換を施す第 1 のフーリュ変換手段と、

前記第 1 のフ一リヱ変換手段によつてフーリヱ変換された登録パターンの N次元パタ一ンデータに対し振幅抑制処理を行つて登録フーリェ N次元パタ一ンデータを作成する第 1 の振幅抑制処理手段と

を備え、

前記照合フーリヱパターンデータ作成手段は、

照合パターンの N次元パターンデータに N次元離散的フ一リェ変換を施す第 2 のフーリ α 変換手段と、

前記第 2 のフ一リヱ変換手段によつてフーリヱ変換された照合パタ一ンの N次元パターンデータに対し振幅抑制処理を行つて照合フ一リヱ N次元パターンデータを作成する第 2 の振幅抑制処理手段と

を備え、

前記第 3 のパターン処理手段は、

前記第 2 のパターン処理手段によってフーリェ変換の施された合成フ一リェ N 次元パターンデータと前記登録フ一リェパターンデータ作成手段によつて作成された登録フーリエ N次元パターンデータとを再合成するパターンデータ再合成手段と、

前記パターンデータ再合成手段によつて得られた再合成フ一リェ N次元パターンデータに対して振幅復元処理を行う振幅復元処理手段と、

前記振幅復元処理手段によって振幅復元された再合成フーリエ N次元パターンデータに対して N次元離散的逆フーリェ変換を施す第 3 のフーリェ変換手段とを備えたことを特徴とする請求項第 1 項記載のパターン抽出装置。

5 . 前記登録フ一リエパターンデータ作成手段は、

登録パターンの N次元パターンデータに N次元離散的フーリェ変換を施す第 1 のフーリヱ変換手段と、

前記第 1 のフ一リヱ変換手段によってフーリヱ変換された登録パターンの N次元パタ一ンデータに対し振幅抑制処理を行って登録フーリヱ N次元パタ一ンデータを作成する第 1 の振幅抑制処理手段と

を備え、前記照合フ一リェパターンデータ作成手段は、

照合パターンの N次元パターンデータに N次元離散的フ一リヱ変換を施す第 2 のフ一リ変換手段と、

前記第 2 のフーリェ変換手段によつてフ一リェ変換された照合パターンの N次元パターンデータに対し振幅抑制処理を行つて照台フーリエ N次元パターンデータを作成する第 2 の振幅抑制処理手段と

を備え、

前記第 3 のパターン処理手段は、

前記第 2 のパターン処理手段によってフ一リェ変換された合成フ一リヱ N次元パターンデータと前記登録フーリエパターンデータ作成手段によつて作成された登録フーリェ N次元パタ一ンデータとを再合成するパターンデータ再合成手段と、前記パターンデータ再合成手段によつて得られた再合成フ一リェ N次元パタ一ンデータに対して N次元離散的逆フ一リヱ変換を施す第 3 のフーリエ変換手段とを備えたことを特徴とする請求項第 1 項記載のパターン抽出装置。

6 . 前記マスク処理手段は、

前記第 1 のパタ一ン処理手段によつてフ一リヱ変換が施された合成フ一リエ N 次元パターンデータの相関成分の強度のヒストグラムに基づいて相関成分ヱリァ内の相関ピークを求める相関ビーク算出手段と、

前記相関ピーク算出手段によつて求められた相関ピークを含む所定の領域をマスクするマスク手段と

を備えたことを特徴とする請求項第 1 項記載のパターン抽出装置。

7 . 前記第 3 のパターン処理手段によつて逆フーリェ変換された再合成フ一リェ N次元パターンデータから照台パターンにのみに存在する相違パターンを抽出するパターン抽出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項第 1項記載のパターン抽出装置。

8 . 前記第 3 のパターン処理手段によつて逆フーリヱ変換された再合成フーリエ N次元パターンデータから照合パターンと登録パターンのそれぞれ異なる位置に存在する移動パターンを抽出するパターン抽出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項第 1 項記載のパターン抽出装置。