(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像、指定された画像の特徴点およびスケールを入力として画像の特徴量を生成する画像特徴量生成装置であり、前記入力された画像のエッジを計算するエッジ計算手段と、前記エッジ計算手段により計算されたエッジ方向に画像を回転し、前記特徴点を中心に画像領域の統計量を計算するブロックを設定する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定された個々のブロックから画像の統計量を計算する画像統計量計算手段と、前記画像統計量計算手段により計算されたブロックの統計量を連結して画像特徴量とする第１の出力手段と、を備えた画像特徴量生成装置により生成された画像特徴量を入力とし、比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量を比較する画像特徴量比較装置であって、
前記入力された比較元画像および比較先画像の各々の特徴量をエッジ方向で分割する特徴量分割手段と、
比較元画像を分割した特徴量と比較先画像を分割した特徴量の間の距離計算を行う組を作成する組合せ作成手段と、
前記組合せ作成手段により作成された組の分割した特徴量の距離計算を行う距離計算手段と、
前記距離計算手段により計算された距離値が最小となる組の計算結果を距離とする第２の出力手段と、を備えたことを特徴とする画像特徴量比較装置。
【請求項２】
画像、指定された画像の特徴点およびスケールを入力として画像の特徴量を生成する画像特徴量生成装置であり、前記入力された画像のエッジを計算するエッジ計算手段と、前記エッジ計算手段により計算されたエッジ方向に画像を回転し、前記特徴点を中心に画像領域の統計量を計算するブロックを設定する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定された個々のブロックから画像の統計量を計算する画像統計量計算手段と、前記画像統計量計算手段により計算されたブロックの統計量を連結して画像特徴量とする第１の出力手段と、を備えた画像特徴量生成装置により生成された画像特徴量を入力とし、比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量を比較する画像特徴量比較装置であって、
前記入力された比較元画像又は比較先画像の特徴量を半回転させる特徴量回転手段と、
比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量の間の距離を画像のブロック毎に計算するブロック間距離計算手段と、
前記ブロック間距離計算手段により計算され、前記入力された比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量の間の距離の小さい順に指定した件数の距離値を合計して第１の選択合計値を計算し、前記特徴量回転手段により回転させた画像の特徴量と回転させない画像の特徴量の間の距離の小さい順に指定した件数の距離を合計して第２の選択合計値を計算する選択合計手段と、
前記選択合計手段により計算された第１および第２の選択合計値のうち小さい方の選択合計値を距離とする第２の出力手段と、を備えたことを特徴とする画像特徴量比較装置。
【請求項３】
画像、指定された画像の特徴点およびスケールを入力として画像の特徴量を生成する画像特徴量生成方法であり、エッジ計算手段が、前記入力された画像のエッジを計算するエッジ計算ステップと、領域設定手段が、前記エッジ計算手段により計算されたエッジ方向に画像を回転し、前記特徴点を中心に画像領域の統計量を計算するブロックを設定する領域設定ステップと、画像統計量計算手段が、前記領域設定手段により設定された個々のブロックから画像の統計量を計算する画像統計量計算ステップと、第１の出力手段が、前記画像統計量計算手段により計算されたブロックの統計量を連結して画像特徴量とするステップと、を備えた画像特徴量生成方法により生成された画像特徴量を入力とし、比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量を比較する画像特徴量比較方法であって、
特徴量分割手段が、前記入力された比較元画像および比較先画像の各々の特徴量をエッジ方向で分割する特徴量分割ステップと、
組合せ作成手段が、比較元画像を分割した特徴量と比較先画像を分割した特徴量の間の距離計算を行う組を作成する組合せ作成ステップと、
距離計算手段が、前記組合せ作成手段により作成された組の分割した特徴量の距離計算を行う距離計算ステップと、
第２の出力手段が、前記距離計算手段により計算された距離値が最小となる組の計算結果を距離とするステップと、を備えたことを特徴とする画像特徴量比較方法。
【請求項４】
画像、指定された画像の特徴点およびスケールを入力として画像の特徴量を生成する画像特徴量生成方法であり、エッジ計算手段が、前記入力された画像のエッジを計算するエッジ計算ステップと、領域設定手段が、前記エッジ計算手段により計算されたエッジ方向に画像を回転し、前記特徴点を中心に画像領域の統計量を計算するブロックを設定する領域設定ステップと、画像統計量計算手段が、前記領域設定手段により設定された個々のブロックから画像の統計量を計算する画像統計量計算ステップと、第１の出力手段が、前記画像統計量計算手段により計算されたブロックの統計量を連結して画像特徴量とするステップと、を備えた画像特徴量生成方法により生成された画像特徴量を入力とし、比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量を比較する画像特徴量比較方法であって、
ブロック間距離計算手段が、前記入力された比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量の間の距離を画像のブロック毎に計算する第１のブロック間距離計算ステップと、
選択合計手段が、前記第１のブロック間距離計算ステップにより計算された距離の小さい順に指定した件数の距離値を合計して第１の選択合計値を計算する第１の選択合計ステップと、
特徴量回転手段が、前記入力された比較元画像又は比較先画像の特徴量を半回転させる特徴量回転ステップと、
ブロック間距離計算手段が、前記特徴量回転手段により回転させた画像の特徴量と回転させない画像の特徴量の間の距離を画像のブロック毎に計算する第２のブロック間距離計算ステップと、
選択合計手段が、前記第２のブロック間距離計算ステップにより計算された距離の小さい順に指定した件数の距離値を合計して第２の選択合計値を計算する第２の選択合計ステップと、
第２の出力手段が、前記選択合計手段により計算された第１および第２の選択合計値のうち小さい方の選択合計値を距離とするステップと、を備えたことを特徴とする画像特徴量比較方法。
【請求項５】
コンピュータを請求項１又は２に記載の各手段として機能させる画像特徴量比較プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の物体検出および物体追跡に関し、特に検出・追跡に使用する画像特徴量生成方法および画像特徴量比較方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像の物体検出や物体追跡を行うには、特徴点から画像特徴量を計算して特徴量を比較する方法があった。例えば非特許文献１では、特徴点の向きを推定し、特徴点の回りのブロックから画像特徴量を計算する。
【０００３】
具体的には、図１（ａ）に示す、特徴点を中心とした半径６ｓの領域の点の縦・横のＨａａｒ  ｗａｖｅｌｅｔ応答ｄｘ、ｄｙを計算し、ガウス重みを付けて図１（ｂ）に示すｄｘ、ｄｙ平面にプロットする。
【０００４】
ｄｘ（ｕ，ｖ；Ｉ，ｘ0，ｙ0，ｓ，ｔ）＝（Ｈx（ｘ，ｙ，ｓ）＊Ｉ（ｘ，ｙ））・Ｇ（ｕ−ｘ0，ｖ−ｙ0，ｔ）                            （１）
ｄｙ（ｕ，ｖ；Ｉ，ｘ0，ｙ0，ｓ，ｔ）＝（Ｈy（ｘ，ｙ，ｓ）＊Ｉ（ｘ，ｙ））・Ｇ（ｕ−ｘ0，ｖ−ｙ0，ｔ）                            （２）
ここで、式（１）、（２）におけるｕ，ｖは２次元画像平面、Ｉは画素値、（ｘ0，ｙ0），ｓは指定された特徴点、およびスケール（フィルタのウィンドウサイズ）、ｔはガウス分布の分散、＊は畳み込み積分である。
【０００５】
【数１】
0005411809.tif 000002
【０００６】
である。
【０００７】
次に前記ｄｘ、ｄｙ平面にプロットされたＨａａｒ  ｗａｖｅｌｅｔ応答から、図２に示すように、θ±π／６の扇領域の距離ｄｘ2＋ｄｙ2の総和が最大となるθを選んで特徴点の向きとする（扇領域に含まれる点の原点からの距離が最大となる方向を求める）。
【０００８】
【数２】
0005411809.tif 000003
【０００９】
次に、特徴点の周りの領域、すなわち図３（ａ）に示す特徴点の向き（図中の実線の矢印）に沿った２０ｓ×２０ｓの正方形の領域を、図３（ｂ）に示すように特徴点の向きがｙ軸となる様に回転し、該正方形の領域を４×４の小領域に分ける。
【００１０】
次に前記小領域各々について下記の式（８）の値を計算し、これらを連結して特徴量とする。すなわち、図４（ａ）…（ａ）に示すように個々の小領域の統計量をヒストグラム化し、これらを連結（図４（ｂ））して特徴量とする。
【００１１】
【数３】
0005411809.tif 000004
【００１２】
である。
【００１３】
画像特徴量の比較にはベクトルのユークリッド距離を用いる。
【００１４】
上記のように特徴点の回りの画素から向きを求めて、向きに合わせて特徴量を計算することにより、例えば図５の（ａ）と（ｃ）のように物体が回転した場合についても特徴量を計算する領域を（ｂ）と（ｄ）のように揃えることができ、図５の（ｂ）と（ｄ）間の特徴量のユークリッド距離を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｈｅｒｂｅｒｔ  Ｂａｙ，  Ａｎｄｒｅａｓ  Ｅｓｓ，  Ｔｉｎｎｅ  Ｔｕｙｔｅｌａａｒｓ，  Ｌｕｃ  Ｖａｎ  Ｇｏｏｌ，“ＳＵＲＦ：  Ｓｐｅｅｄｅｄ  Ｕｐ  Ｒｏｂｕｓｔ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ（ＣＶＩＵ），Ｖｏｌ．１１０，Ｎｏ．３，ｐｐ．３４６−３５９，２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述した従来の画像の特徴量生成方法は、対象物体以外の領域、すなわち、背景を含めて特徴量を生成するため、背景の影響を受けやすいという問題があった。
【００１７】
まず、特徴点の向きを推定する際に、背景を含めて計算を行うため、例えば図６の（ａ）と（ｃ）に示すように同じ物体の特徴点であっても、背景ＢＧ１と背景ＢＧ２の違いによって特徴点の向き（図示実線の矢印）が変わる。
【００１８】
また、特徴点の回りのブロックから画像特徴量を計算する際にも、背景を含めるため、特徴量の中に背景の情報が含まれる。このため、同じ物体の特徴点でも背景が異なる場合、図６（ａ）の物体の特徴点の向きがＹ軸となるように回転させた図６（ｂ）と、図６（ｃ）の物体の特徴点の向きがＹ軸となるように回転させた図６（ｄ）に示すように、特徴量を比較したときの差が大きくなってしまう（特徴量のユークリッド距離が大となる）。
【００１９】
特徴点の向きが正しく推定された場合でも、特徴量に背景情報が入るため、距離が大きくなることは避けられない。
【００２０】
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的は、背景の影響を抑えた画像特徴量の生成および比較が行える装置、方法、プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するための本発明の請求項１に記載の画像特徴量比較装置は、画像、指定された画像の特徴点およびスケールを入力として画像の特徴量を生成する画像特徴量生成装置であり、前記入力された画像のエッジを計算するエッジ計算手段と、前記エッジ計算手段により計算されたエッジ方向に画像を回転し、前記特徴点を中心に画像領域の統計量を計算するブロックを設定する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定された個々のブロックから画像の統計量を計算する画像統計量計算手段と、前記画像統計量計算手段により計算されたブロックの統計量を連結して画像特徴量とする第１の出力手段と、を備えた画像特徴量生成装置により生成された画像特徴量を入力とし、比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量を比較する画像特徴量比較装置であって、前記入力された比較元画像および比較先画像の各々の特徴量をエッジ方向で分割する特徴量分割手段と、比較元画像を分割した特徴量と比較先画像を分割した特徴量の間の距離計算を行う組を作成する組合せ作成手段と、前記組合せ作成手段により作成された組の分割した特徴量の距離計算を行う距離計算手段と、前記距離計算手段により計算された距離値が最小となる組の計算結果を距離とする第２の出力手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、エッジに沿って物体側と背景側に分けられた画像特徴量を個別に比較するため同じ物体の特徴点同士は距離が小さくなる。
【００２５】
また、本発明の請求項２に記載の画像特徴量比較装置は、画像、指定された画像の特徴点およびスケールを入力として画像の特徴量を生成する画像特徴量生成装置であり、前記入力された画像のエッジを計算するエッジ計算手段と、前記エッジ計算手段により計算されたエッジ方向に画像を回転し、前記特徴点を中心に画像領域の統計量を計算するブロックを設定する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定された個々のブロックから画像の統計量を計算する画像統計量計算手段と、前記画像統計量計算手段により計算されたブロックの統計量を連結して画像特徴量とする第１の出力手段と、を備えた画像特徴量生成装置により生成された画像特徴量を入力とし、比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量を比較する画像特徴量比較装置であって、前記入力された比較元画像および比較先画像の各々の特徴量をエッジ方向で分割する特徴量分割手段と、比較元画像を分割した特徴量と比較先画像を分割した特徴量の間の距離計算を行う組を作成する組合せ作成手段と、前記組合せ作成手段により作成された組の分割した特徴量の距離計算を行う距離計算手段と、前記距離計算手段により計算された距離値が最小となる組の計算結果を距離とする第２の出力手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２６】
上記構成によれば、ブロックごとに距離を比較し、距離の小さい順に指定した件数だけ値を合計するため、類似したブロックを回りに持つ特徴点同士の距離が小さくなる。また、比較元画像または比較先画像の片方を半回転させたものとも比較することで、背景の輝度や色によってエッジが逆向きなった場合でも特徴点同士の距離を小さくできる。
【発明の効果】
【００２７】
（１）請求項１、３、５に記載の発明によれば、エッジに沿って物体側と背景側に分けられた画像特徴量を個別に比較するため同じ物体の特徴点同士は距離が小さくなる。このため背景の影響を抑えた画像特徴量の比較を行うことができる。
（２）請求項２、４、５に記載の発明によれば、ブロックごとに距離を比較し、距離の小さい順に指定した件数だけ値を合計するため、類似したブロックを回りに持つ特徴点同士の距離が小さくなる。また、比較元画像または比較先画像の片方を半回転させたものとも比較することで、背景の輝度や色によってエッジが逆向きなった場合でも特徴点同士の距離を小さくできる。このため背景の影響を抑えた画像特徴量の比較を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ｈａａｒ  ｗａｖｅｌｅｔ応答のプロットを示す説明図。
【図２】画像特徴量計算において特徴点の向きを求めるようすを示す説明図。
【図３】画像特徴量計算において、特徴点周りの領域を回転させるようすを示す説明図。
【図４】従来の画像特徴量計算のようすを示す説明図。
【図５】従来の画像特徴量比較のようすを示す説明図。
【図６】従来の画像特徴量比較における問題点を示す説明図。
【図７】本発明の実施例１における構成を示すブロック図。
【図８】本発明の実施例１における処理手順を示すフローチャート。
【図９】本発明の実施形態例におけるブロックの番号づけを示す説明図。
【図１０】本発明の実施例１における画像特徴量生成のようすを示す説明図。
【図１１】本発明の実施例２における構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の実施例２における処理手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施例２における画像特徴量比較のようすを示す説明図。
【図１４】本発明の実施例３における構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の実施例３における処理手順を示すフローチャート。
【図１６】本発明の実施例３における画像特徴量比較のようすを示す説明図（その１）。
【図１７】本発明の実施例３における画像特徴量比較のようすを示す説明図（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
図７は本発明の実施例１における画像特徴量生成装置の構成を示すブロック図である。図７において１０１は、ファイル、ネットワーク等から画像、特徴点（ｘ0，ｙ0）およびスケールｓを入力する入力手段としての入力部である。
【００３１】
１０２は、前記入力された画像のエッジを計算するエッジ計算手段としてのエッジ計算部である。
【００３２】
１０３は、前記計算されたエッジ方向に画像を回転して特徴量を計算する向きを揃え、前記特徴点を中心に画像領域の統計量を計算するブロックを設定する、領域設定手段としての領域設定部である。
【００３３】
１０４は、前記設定された個々のブロックから画像の統計量を計算する画像統計量計算手段としての画像統計量計算部である。
【００３４】
１０５は、前記計算されたブロックの統計量を連結して画像特徴量とし、それを出力する出力手段としての出力部である。
【００３５】
前記図７の各部１０１〜１０５の機能は例えばコンピュータによって達成され、また、各部が扱うデータを保存する記憶手段は図示省略している。
【００３６】
図７の画像特徴量生成装置の各部の処理は、図８のフローチャートに沿って以下のように実行される。
【００３７】
ｓｔｅｐ１：入力部１０１が、ファイル、ネットワーク等から画像、特徴点（ｘ0，ｙ0）およびスケールｓを入力する。
【００３８】
ｓｔｅｐ２：エッジ計算部１０２が、入力された画像のエッジを計算する。
【００３９】
ｓｔｅｐ３：領域設定部１０３が、前記計算されたエッジ方向に画像を回転し、特徴量の計算を行うブロックを設定する。
【００４０】
ｓｔｅｐ４：画像統計量計算部１０４が、前記設定されたブロックから画像の統計量を計算する。
【００４１】
ｓｔｅｐ５：ブロックの数だけｓｔｅｐ４を繰り返し実行する。
【００４２】
ｓｔｅｐ６：出力部１０５が、前記計算された画像統計量を連結して画像特徴量とし、該特徴量を出力する。
【００４３】
次に実施例１の具体例を詳細に説明する。
【００４４】
まず入力部１０１は、ファイル、ネットワーク等から画像、指定された画像の特徴点（ｘ0，ｙ0）およびスケールｓを入力する。
【００４５】
次にエッジ計算部１０２は、縦・横のエッジＷｙ、Ｗｘおよび方向θを以下の式（１０）〜（１４）によって計算する。
【００４６】
【数４】
0005411809.tif 000005
【００４７】
＊は畳み込み積分である。また、標準偏差σは、σ＝３．０等の値を用いる。
【００４８】
次に領域設定部１０３は、図９に示すように、画像をエッジ方向がｘ軸になるように回転し、ブロックＢi，jを例えば下記の式（１５）〜（１９）のように設定する。
【００４９】
【数５】
0005411809.tif 000006
【００５０】
前記ブロックＢi，jの番号づけは、図９（ａ）のｉの番号０〜３の各ブロックに、図９（ｂ）のｊの番号０〜３の各ブロックを付けて設定する。
【００５１】
次に画像統計量計算部１０４は、ブロック毎に、特徴量を計算する向きを揃えた時の縦・横エッジの総和および絶対値の総和を下記式（２０）〜（２３）により計算する。
【００５２】
【数６】
0005411809.tif 000007
【００５３】
尚、式（２０）は横エッジの総和を、式（２１）は縦エッジの総和を、式（２２）、（２３）は各絶対値の総和である。
【００５４】
次に出力部１０５は、ブロックＢij，ｉ＝０，…，３，ｊ＝０，…，３の画像統計量（式（２０）〜（２３）の計算結果）を行毎に並べて連結し、画像特徴量として出力する。すなわち、
【００５５】
【数７】
0005411809.tif 000008
【００５６】
を出力する。
【００５７】
上記のように実施例１によれば、エッジ情報を用いて特徴量を計算する領域を設定し、図１０に示すようにエッジ方向（図示破線の矢印）を利用しているので、図１０（ａ）と（ｂ）のように背景が変わっても特徴量を計算する向きを揃えることができる。これによって、背景が変化しても特徴量を計算するブロックの位置が変化しにくく、背景の影響を抑えた画像特徴量を生成することができる。
【実施例２】
【００５８】
図１１は本発明の実施例２における画像特徴量比較装置の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図１１において、１１１は実施例１で述べた画像特徴量生成装置（図７の各部１０１〜１０５を備えた装置）により生成された画像特徴量を入力する特徴量入力部である。この特徴量入力部１１１には、例えば比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量が入力される。
【００６０】
１１２は、前記入力された比較元画像および比較先画像の各々の特徴量をエッジ方向で分割する特徴量分割手段としての特徴量分割部である。
【００６１】
１１３は、前記比較元画像を分割した特徴量と比較先画像を分割した特徴量の間の距離計算を行う組を作成する組合せ作成手段としての組合せ作成部である。
【００６２】
１１４は、前記作成された組の分割した特徴量の距離計算を行う距離計算手段としての分割特徴量距離計算部である。
【００６３】
１１５は、前記計算部１１４により計算された距離値が最小となる組の計算結果を距離として出力する出力手段としての出力部である。
【００６４】
前記図１１の各部１１１〜１１５の機能は例えばコンピュータによって達成され、また、各部が扱うデータを保存する記憶手段は図示省略している。
【００６５】
図１１の画像特徴量比較装置の各部の処理は、図１２のフローチャートに沿って以下のように実行される。
【００６６】
ｓｔｅｐ１１：特徴量入力部１１１が、比較元画像の特徴量および比較先画像の特徴量を入力する。
【００６７】
ｓｔｅｐ１２：特徴量分割部１１２が、比較元画像および比較先画像の各々の特徴量をエッジ方向で分割する。
【００６８】
ｓｔｅｐ１３：組合せ作成部１１３が、比較元画像を分割した特徴量と比較先画像を分割した特徴量の間の距離計算を行う組を作成する。
【００６９】
ｓｔｅｐ１４：分割特徴量距離計算部１１４が、前記分割された特徴量の距離計算を行なう。
【００７０】
ｓｔｅｐ１５：前記作成された組合せについてｓｔｅｐ１４を繰り返し実行する。
【００７１】
ｓｔｅｐ１６：出力部１１５が、前記計算された距離値が最小となる組の計算結果を出力する。
【００７２】
次に、実施例２の具体例を図１３とともに詳細に説明する。図１３の（ａ）は入力される画像と特徴点の例を示している。
【００７３】
まず特徴量入力部１１１は、実施例１で説明した図７の画像特徴量生成装置により得られた、２つの特徴量Ｆ1(比較元画像の特徴量）、Ｆ2(比較先画像の特徴量）を入力する（図１３の（ｂ））。ここで、
【００７４】
【数８】
0005411809.tif 000009
【００７５】
である。
【００７６】
次に特徴量分割部１１２が、エッジ方向で特徴量Ｆ1、Ｆ2を各々２分割する（図１３（ｃ））と、
【００７７】
【数９】
0005411809.tif 000010
【００７８】
になる。
【００７９】
前記式（２６）は物体の特徴量（物体側の８ブロック×４次元＝３２次元）、式（２７）は背景の特徴量（背景側の８ブロック×４次元＝３２次元）であり、図１３（ｂ），（ｃ）におけるｆｏｒは物体の特徴量を、ｂａｃｋは背景の特徴量を各々示している。
【００８０】
次に組合せ作成部１１３が、比較元画像Ｆ1を分割した特徴量と比較先画像Ｆ2を分割した特徴量の間の距離計算を行なう組合せを図１３（ｄ）のように作成する。
【００８１】
図１３（ｄ）において、組合せ１は比較元画像Ｆ1の物体の特徴量（ｆｏｒ）と比較先画像Ｆ2の物体の特徴量（ｆｏｒ）間の距離計算、組合せ２は比較元画像Ｆ1の物体の特徴量（ｆｏｒ）と比較先画像Ｆ2の背景の特徴量（ｂａｃｋ）間の距離計算、組合せ３は比較元画像Ｆ1の背景の特徴量（ｂａｃｋ）と比較先画像Ｆ2の物体の特徴量（ｆｏｒ）間の距離計算、組合せ４は比較元画像Ｆ1の背景の特徴量（ｂａｃｋ）と比較先画像Ｆ2の背景の特徴量（ｂａｃｋ）間の距離計算を各々示している。
【００８２】
次に分割特徴量距離計算部１１４が、前記図１３（ｄ）のように作成された組合せ１〜組合せ４の、分割した特徴量間の距離計算を行い、出力部１１５が図１３（ｅ）に示すように、前記計算された距離値の最小のものを距離ｄｉｓｔとして出力する。
【００８３】
前記分割特徴量距離計算部１１４で計算され、出力部１１５から出力される距離ｄｉｓｔは次の式（２８）となる。
【００８４】
【数１０】
0005411809.tif 000011
【００８５】
ここで、｜｜・｜｜はベクトルの長さ（ｌ２−ｎｏｒｍ）である。
【００８６】
上記式（２８）の１段目は前記組合せ１、２段目は前記組合せ２、３段目は前記組合せ３、４段目は前記組合せ４の各距離計算を表している。
【００８７】
上記のように実施例２によれば、エッジ方向で特徴量を分割して、距離が最小となる組合せを選ぶことにより、エッジを挟んで物体と背景が分けられる場合は、図１３（ａ）に示すように背景が異なっても特徴量の距離を小さくすることができる。
【００８８】
これによって、背景の影響を抑えた画像特徴量の比較を行うことができる。
【実施例３】
【００８９】
図１４は本発明の実施例３における画像特徴量比較装置の構成を示すブロック図である。
【００９０】
図１４において、１２１は実施例１で述べた画像特徴量生成装置（図７の各部１０１〜１０５を備えた装置）により生成された画像特徴量を入力する特徴量入力部である。この特徴量入力部１２１には、例えば比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量が入力される。
【００９１】
１２２は、前記入力された比較元画像又は比較先画像の特徴量を半回転させる特徴量回転手段としての特徴量回転部である。
【００９２】
１２３は、比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量の間の距離を画像のブロック毎に計算するブロック間距離計算手段としてのブロック間距離計算部である。
【００９３】
１２４は前記ブロック間距離計算部１２３により計算され、前記入力された比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量の間の距離の小さい順に指定した件数の距離値を合計して第１の選択合計値を計算し、前記特徴量回転部１２２により回転させた画像の特徴量と回転させない画像の特徴量の間の距離の小さい順に指定した件数の距離を合計して第２の選択合計値を計算する、選択合計手段としての選択合計部である。
【００９４】
１２５は、前記選択合計部１２４により計算された第１および第２の選択合計値のうち小さい方の選択合計値を距離とし、出力する出力手段としての出力部である。
【００９５】
前記図１４の各部１２１〜１２５の機能は例えばコンピュータによって達成され、また、各部が扱うデータを保存する記憶手段は図示省略している。
【００９６】
図１４の画像特徴量比較装置の各部の処理は、図１５のフローチャートに沿って以下のように実行される。
【００９７】
ｓｔｅｐ２１：特徴量入力部１２１が、比較元画像の特徴量および比較先画像の特徴量を入力する。
【００９８】
ｓｔｅｐ２２：ブロック間距離計算部１２３が、前記入力された比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量の間の距離を画像のブロック毎に計算する。
【００９９】
ｓｔｅｐ２３：全てのブロックについてｓｔｅｐ２２を繰り返し実行する。
【０１００】
ｓｔｅｐ２４：選択合計部１２４が、前記計算され、前記入力された比較元画像の特徴量と比較先画像の特徴量の間の距離の小さい順に、指定した件数の距離値を選んで合計して第１の選択合計値を計算する。
【０１０１】
ｓｔｅｐ２５：特徴量回転部１２２が、前記入力された比較元（又は比較先）の画像の特徴量を半回転させる。
【０１０２】
ｓｔｅｐ２６：ブロック間距離計算部１２３が、前記特徴量回転部１２２により回転させた比較元画像の特徴量と前記入力された比較先画像の特徴量の間の距離を画像のブロック毎に計算する。
【０１０３】
ｓｔｅｐ２７：全てのブロックについてｓｔｅｐ２６を繰り返し実行する。
【０１０４】
ｓｔｅｐ２８：選択合計部１２４が、前記計算され、前記特徴量回転部１２２により回転させた比較元画像の特徴量と前記入力された比較先画像の特徴量の間の距離の小さい順に、指定した件数の距離値を選んで合計して第２の選択合計値を計算する。
【０１０５】
ｓｔｅｐ２９：出力部１２５が、選択合計部１２４により計算された第１および第２の選択合計値のうち小さい方の選択合計値を距離として出力する。
【０１０６】
次に実施例３の具体例を図１６、図１７とともに詳細に説明する。
【０１０７】
入力される比較元画像、比較先画像と特徴点の一例を図１６（ａ），（ｂ）に示し、他の例を図１７（ａ），（ｂ）に示す。図１６（ａ），（ｂ）ではエッジの方向（図示破線の矢印）が同一であるが、図１７（ａ），（ｂ）では背景の影響によりエッジの方向（図示破線の矢印）が逆転している例を各々示している。
【０１０８】
すなわち、比較元画像の特徴量Ｆ1の一例は図１６（ｃ）、他の例は図１７（ｃ）であり、比較先画像の特徴量Ｆ2の一例は図１６（ｄ）、他の例は図１７（ｄ）である。
【０１０９】
次にブロック間距離計算部１２３が、比較元画像の特徴量Ｆ1と比較先画像の特徴量Ｆ2の間（図１６の（ｃ），（ｄ）間、図１７の（ｃ），（ｄ）間）の距離を画像のブロック毎に比較して計算する。
【０１１０】
【数１１】
0005411809.tif 000012
【０１１１】
となる。
【０１１２】
ここで、｜｜・｜｜はベクトルの長さ（ｌ２−ｎｏｒｍ）である。
【０１１３】
次に選択合計部１２４が、１６（＝４×４）個の距離ｄi,jを距離の小さい順に８個選んで合計し、第１の選択合計値ｄｉｓｔとする。
【０１１４】
【数１２】
0005411809.tif 000013
【０１１５】
ここで、ｒａｎｋ（・，・）は指定した要素の降順の順位（ただし、値が同じ場合は出現順で同順位を解消する）である。
【０１１６】
次に特徴量回転部１２２が、図１７のように比較元画像の特徴量Ｆ1を半回転させて図１７（ｅ）とする（尚図１６の例では図示省略している）。
【０１１７】
次にブロック間距離計算部１２３が、前記比較元画像の特徴量Ｆ1を半回転させた特徴量（図１７の（ｅ））と、比較先画像の特徴量Ｆ2（図１７の（ｄ））の間の距離を画像のブロック毎に比較して計算する。
【０１１８】
この場合のブロックごとの距離ｄ´i,jは、
【０１１９】
【数１３】
0005411809.tif 000014
【０１２０】
となる。
【０１２１】
ここで、ａｍｏｄｂはａをｂで割った余りである。
【０１２２】
次に選択合計部１２４が、１６（＝４×４）個の距離ｄ´i,jを距離の小さい順に８個選んで合計し、第２の選択合計値ｄｉｓｔ´とする。
【０１２３】
【数１４】
0005411809.tif 000015
【０１２４】
次に出力部１２５が、前記選択合計部１２４で計算された第１の選択合計値ｄｉｓｔ（式（３０））と第２の選択合計値ｄｉｓｔ´（式（３２））のうち小さい方を距離として出力する。
【０１２５】
上記のように実施例３によれば、ブロック毎に距離を比較計算しているので、物体で占められたブロックが多い場合は、背景が異なっても特徴量の距離を小さくすることができる（図１６）。
【０１２６】
また、背景の輝度や色によっては図１７のようにエッジの向きが逆になる場合もあるが、図１７（ｃ）から（ｅ）のように特徴量を回転させることで対応できる。
【０１２７】
すなわち、図１７（ｃ）と（ｄ）間は全てのブロックで距離が大となるが、図１７（ｅ）と（ｄ）間は半分のブロックで距離が小となる。これによって背景の影響を抑えた画像特徴量の比較を行うことができる。
【０１２８】
尚、上記各実施例１〜３において、各部の処理途中における特徴量、距離等の各種データは、図示省略のメモリなどの記憶手段に格納して利用するものである。
【０１２９】
また、本実施形態の画像特徴量生成装置、画像特徴量比較装置における各手段の一部もしくは全部の機能をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータを用いて実行して本発明を実現することができること、本実施形態の画像特徴量生成方法、画像特徴量比較方法における手順をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータに実行させることができることは言うまでもなく、コンピュータでその機能を実現するためのプログラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えばＦＤ（Ｆｌｏｐｐｙ（登録商標）  Ｄｉｓｋ）や、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、メモリカード、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＨＤＤ、リムーバブルディスクなどに記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記のプログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０１…入力部
１０２…エッジ計算部
１０３…領域設定部
１０４…画像統計量計算部
１０５，１１５，１２５…出力部
１１１，１２１…特徴量入力部
１１２…特徴量分割部
１１３…組合せ作成部
１１４…分割特徴量距離計算部
１２２…特徴量回転部
１２３…ブロック間距離計算部
１２４…選択合計部
【図１】
0005411809.tif 000016
【図２】
0005411809.tif 000017
【図３】
0005411809.tif 000018
【図４】
0005411809.tif 000019
【図５】
0005411809.tif 000020
【図６】
0005411809.tif 000021
【図７】
0005411809.tif 000022
【図８】
0005411809.tif 000023
【図９】
0005411809.tif 000024
【図１０】
0005411809.tif 000025
【図１１】
0005411809.tif 000026
【図１２】
0005411809.tif 000027
【図１３】
0005411809.tif 000028
【図１４】
0005411809.tif 000029
【図１５】
0005411809.tif 000030
【図１６】
0005411809.tif 000031
【図１７】
0005411809.tif 000032