(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間的に異なる第１及び第２の画像を生成する画像生成部と、
前記第１及び第２の画像を拡大して、第１及び第２の拡大画像を出力する画像拡大部と、
前記第１の拡大画像の複数の領域の各々を注目領域として、前記第２の拡大画像内の、前記注目領域と同じ形状を有し、前記注目領域に対する一致度の高い領域を検出し、検出された前記一致度の高い領域の、前記注目領域に対する相対位置を移動量と決定し、前記第１の拡大画像の前記複数の領域についての移動量を算出する移動量算出部と、
前記複数の領域についての移動量から、画像の回転中心位置及び回転角を算出する移動量分離部とを備え、
前記複数の領域が略円形の領域であり、
前記移動量算出部による前記一致度の評価が、前記第１及び第２の拡大画像の画素値のヒストグラムマッチングにより行われ、
前記移動量算出部は、前記ヒストグラムマッチングのためのヒストグラムの作成に当たり、一部が前記領域の内部に位置し、残部が前記領域の外部に位置する画素については、前記領域の内部に位置する割合に応じた値を出現度数として計数する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
時間的に異なる第１及び第２の画像を生成する画像生成部と、
前記第１及び第２の画像を拡大して、第１及び第２の拡大画像を出力する画像拡大部と、
前記第１の拡大画像の複数の領域の各々を注目領域として、前記第２の拡大画像内の、前記注目領域と同じ形状を有し、前記注目領域に対する一致度の高い領域を検出し、検出された前記一致度の高い領域の、前記注目領域に対する相対位置を移動量と決定し、前記第１の拡大画像の前記複数の領域についての移動量を算出する移動量算出部と、
前記複数の領域についての移動量から、画像の回転中心位置及び回転角を算出する移動量分離部とを備え、
前記複数の領域が略円形の領域であり、
前記移動量算出部による前記一致度の評価が、前記第１及び第２の拡大画像の画素値のヒストグラムマッチングにより行われ、
前記移動量算出部は、前記ヒストグラムマッチングのためのヒストグラムの作成に当たり、前記領域の中心に近い画素ほど、より大きな重みを付けて出現度数の計数を行う
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記移動量算出部における前記ヒストグラムマッチングに用いられる前記画素値が前記第１及び第２の拡大画像の１又は２以上の色成分を表す値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記移動量算出部における前記ヒストグラムマッチングに用いられる前記画素値が前記第１及び第２の拡大画像の輝度を表す値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記領域が５以上の角を有する正多角形又は正多角形に近い形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記画像拡大部による前記第１及び第２の画像の各々の拡大が、各画像の画素間に画素を挿入する処理と、挿入された画素の画素値を当該画像の画素の画素値を用いた補間により求める処理により行われることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記複数の領域は前記第１の拡大画像内において、行列をなすように整列したものであり、
前記移動量算出部が算出する前記複数の領域についての移動量が複数の水平方向移動量と複数の垂直方向移動量とからなり、
前記移動量算出部は、
前記複数の水平方向移動量が対応する領域の画像内の位置に応じて行列を成すように配置された水平方向移動量行列、及び前記複数の垂直方向移動量が対応する領域の画像内の位置に応じて行列を成すように配置された垂直方向移動量行列を生成する移動量行列生成部と、
前記移動量行列生成部で生成された前記水平方向移動量行列の、同じ行内の複数の水平方向移動量のうち値が特異なものを排除し、排除した水平方向移動量を、前記水平方向移動量行列内の同じ行内の他の水平方向移動量の平均値で置き換え、
前記移動量行列生成部で生成された前記垂直方向移動量行列の、同じ列内の複数の垂直方向移動量のうち値が特異なものを排除し、排除した垂直方向移動量を、前記垂直方向移動量行列内の同じ列内の他の垂直方向移動量の平均値で置き換える移動量行列修正部とを有する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記移動量行列修正部は、
前記水平方向移動量行列の同じ行内の複数の水平方向移動量の中央値からの差が閾値を超える水平方向移動量を、前記特異な水平方向移動量として排除し、
前記垂直方向移動量行列の同じ列内の複数の垂直方向移動量の中央値からの差が閾値を超える垂直方向移動量を、前記特異な垂直方向移動量として排除する
ことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記移動量分離部は、
前記移動量算出部が算出する前記複数の水平方向移動量の各々から、前記複数の水平方向移動量の平均を減算することで、水平方向回転移動量を求め、
求めた水平方向回転移動量を対応する円形領域の位置に応じて配置した水平方向回転移動量行列を生成し、
前記移動量算出部が算出する前記複数の垂直方向移動量の各々から、前記複数の垂直方向移動量の平均を減算することで、垂直方向回転移動量を求め、
求めた垂直方向回転移動量を対応する円形領域の位置に応じて配置した垂直方向回転移動量行列を生成する
回転移動量算出部を有する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記移動量分離部はさらに、
前記回転移動量算出部で生成された、前記水平方向回転移動量行列の複数の互いに異なる行の水平方向回転移動量と、当該行に対応する円形領域の画像内における垂直方向位置とを標本値とする回帰分析を行うことにより、回転の中心の垂直方向位置を求め、
前記回転移動量算出部で生成された、前記垂直方向回転移動量行列の複数の互いに異なる列の垂直方向回転移動量と、当該列に対応する円形領域の画像内における水平方向位置とを標本値とする回帰分析を行うことにより、回転の中心の水平方向位置を求める回転中心算出部を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記移動量分離部はさらに、
前記画像の回転の中心から各円形領域までの距離と、当該円形領域の回転移動量の大きさに基づいて回転移動の回転角を求める
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記画像生成部が、前記第１及び第２の画像の明るさを揃えるための処理を行うことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記画像生成部における前記明るさを揃えるための処理が、
前記第１及び第２の画像の平均輝度の差を求める処理と、
求められた平均輝度の差に応じた調整量を決定する処理と、
決定された調整量の、前記第１及び第２の画像のうちの暗い方への加算及び明るい方からの減算の少なくとも一方の処理とを含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素ズレ量、例えばカメラによる撮影時に生じた手ブレや振動による画素ズレ量を、高精度に検出する画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、カメラに搭載されているブレ検出機能の中に、画像処理によって実現されているものがある。画像処理によるブレ検出法として、ブロックパターンマッチング法及びヒストグラムマッチング法が知られている。
【０００３】
何れのマッチング法においても、２枚の画像を用意し、一方の画像中の指定された領域（注目領域）に対して、他方の画像中の画像パターンの一致度が高い領域を見つけ、一致度が最も高い領域の、注目領域に対する相対位置を、フレーム間の画像で生じた画素ズレ量乃至画素移動量として求める。
【０００４】
ブロックパターンマッチングにおける一致度は、例えば、２枚の画像中の、互いに比較されている領域内の対応する画素の絶対値の総和値（ＳＡＤ：Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）などで評価される（特許文献１参照）。
ヒストグラムマッチングでは、領域内に位置する画素の輝度信号、色信号などについてのヒストグラムが一致度の算出に用いられる（特許文献２）。
【０００５】
検出された画素ズレ量は、例えばフレーム間で連続した画像を正しい位置で重ね合わせることで、高品質な画像を作成するために利用される（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−０９５５８５号公報
【特許文献２】特開平１０−３０１９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法では、水平方向及び垂直方向の移動量を検出しているが、回転方向の移動量の検出は行っていない。回転移動があると、領域（ブロック）内における画素の水平方向及び垂直方向の移動量が画素ごとに異なる。回転方向の移動量を検出するためには、複雑な処理を行うための高コストな演算素子が必要である。低コストの演算素子では、回転移動している画素を含む領域間のマッチングを正しく行うことができず、画素移動量を正確に検出することができないという問題がある。
【０００８】
特許文献２の方法では、ヒストグラムマッチングを用いているが、ブロック内に位置する画素が、回転に伴って変わり得ることを考慮していないため、マッチングにおける誤差が大きいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様の画像処理装置は、
時間的に異なる第１及び第２の画像を生成する画像生成部と、
前記第１及び第２の画像を拡大して、第１及第２の拡大画像を出力する画像拡大部と、
前記第１の拡大画像の複数の領域の各々を注目領域として、前記第２の拡大画像内の、前記注目領域と同じ形状を有し、前記注目領域に対する一致度の高い領域を検出し、検出された前記一致度の高い領域の、前記注目領域に対する相対位置を移動量と決定し、前記第１の拡大画像の前記複数の領域についての移動量を算出する移動量算出部と、
前記複数の領域についての移動量から、画像の回転中心位置及び回転角を算出する移動量分離部とを備え、
前記複数の領域が略円形の領域であり、
前記移動量算出部による前記一致度の評価が、前記第１及び第２の拡大画像を表す信号の画素値のヒストグラムマッチングにより行われ、
前記移動量算出部は、前記ヒストグラムマッチングのためのヒストグラムの作成に当たり、一部が前記領域の内部に位置し、残部が前記領域の外部に位置する画素については、前記領域の内部に位置する割合に応じた値を出現度数として計数する
ことを特徴とする。
本発明の第２の態様の画像処理装置は、
時間的に異なる第１及び第２の画像を生成する画像生成部と、
前記第１及び第２の画像を拡大して、第１及び第２の拡大画像を出力する画像拡大部と、
前記第１の拡大画像の複数の領域の各々を注目領域として、前記第２の拡大画像内の、前記注目領域と同じ形状を有し、前記注目領域に対する一致度の高い領域を検出し、検出された前記一致度の高い領域の、前記注目領域に対する相対位置を移動量と決定し、前記第１の拡大画像の前記複数の領域についての移動量を算出する移動量算出部と、
前記複数の領域についての移動量から、画像の回転中心位置及び回転角を算出する移動量分離部とを備え、
前記複数の領域が略円形の領域であり、
前記移動量算出部による前記一致度の評価が、前記第１及び第２の拡大画像の画素値のヒストグラムマッチングにより行われ、
前記移動量算出部は、前記ヒストグラムマッチングのためのヒストグラムの作成に当たり、前記領域の中心に近い画素ほど、より大きな重みを付けて出現度数の計数を行う
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本画像処理装置によれば、ブロックパターンマッチングで回転移動量を検出する場合に必要とされる高コストな演算素子を用いずに、水平、垂直、回転方向の画素移動量が算出できる。また、補間画素の画素値を用いた一致度評価を行っているため、マッチング誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の画像処理装置を示すブロック図である。
【図２】図１の明るさ調整部の構成例を示すブロック図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１の画像拡大部による拡大処理における画素の挿入及び画素値の補間を示す図である。
【図４】図１の移動量算出部の構成例を示すブロック図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図４の注目領域切り出し部及び参照領域切り出し部による画像の切り出しのための画像の分割の例を示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図４の注目領域切り出し部及び参照領域切り出し部により切り出しされる一つの領域の詳細を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４の移動量行列生成部により生成される、移動量の水平方向成分及び垂直方向成分で構成される移動量行列の例を示す図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４の移動量行列修正部による、特異な移動量の排除を示す図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４の移動量行列修正部による、排除された移動量に対する置換えを示す図である。
【図１０】図１の移動量分離部の構成例を示すブロック図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４の移動量行列修正部による修正後の移動量の、水平方向成分及び垂直方向成分を示す図である。
【図１２】同じ行の互いに異なる領域の、回転移動による移動量の水平方向成分を示す図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、互いに異なる行の領域の、回転移動による移動量の水平方向成分の分布の、２つの例を示す図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、互いに異なる列の領域の、回転移動による移動量の垂直方向成分の分布の、２つの例を示す図である。
【図１５】回転移動による移動量と回転角の関係を示す図である。
【図１６】切り出し領域が長方形である場合の、領域の回転移動、並びに、回転移動後の領域と一致度算出に用いられる領域の違いを示す図である。
【図１７】切り出し領域が正方形である場合の、領域の回転移動、並びに、回転移動後の領域と一致度算出に用いられる領域の違いを示す図である。
【図１８】切り出し領域が円形である場合の、領域の回転移動、並びに、回転移動後の領域と一致度算出に用いられる領域の違いを示す図である。
【図１９】切り出し領域が八角形である場合の、回転移動後の領域と、一致度算出に用いられる領域の違いを示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態２の画像処理装置を示すブロック図である。
【図２１】図２０の移動量算出部の構成例を示すブロック図である。
【図２２】図２１の移動量検出部の構成例を示すブロック図である。
【図２３】図２１の移動量検出部の他の構成例を示すブロック図である。
【図２４】本発明の実施の形態３の画像処理方法の実施に用いられる装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態３の方法における手順を示すフローチャートである。
【図２６】図２５の移動量算出ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図２７】図２６の移動量検出ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図２８】図２５の移動量分離ステップの詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は実施の形態１における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１に示される画像処理装置は、画像生成部１と、画像拡大部３と、移動量算出部４と、移動量分離部５とを有する。
【００１３】
画像生成部１は、画像取得部１１と、明るさ調整部１２とを含む。
画像取得部１１は、撮像部を含み、時間的に異なる２枚の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂを生成する。本実施の形態１では、画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂは輝度を表す信号（輝度信号）のみから成る。
【００１４】
時間的に異なる２枚の画像は、例えば露光時間の異なるものである。露光時間が異なる２枚の画像は、撮像部のシャッター押下時に、絞りが瞬時に連続して２回開閉して、２つの撮像情報を得るダブルシャッター方式により生成したものであっても良く、動画内の連続するフレームのうち２枚を抜き出すことで生成したものであっても良い。
【００１５】
以下の説明では、一方の画像Ｄ１ａを注目フレームの画像として、他方の画像Ｄ１ｂを、注目フレームの画像Ｄ１ａよりも時間的に後に撮像された、例えば１フレーム期間後の、参照フレームの画像とする。注目フレームの画像を注目画像とも言い、参照フレームの画像を参照画像とも言う。生成された画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂは、明るさ調整部１２に入力される。
【００１６】
明るさ調整部１２は、入力された２枚の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの明るさを揃える。
明るさ調整部１２は、例えば図２に示すように、平均輝度算出部２１と、調整量決定部２２と、調整量加算部２３を有する。
【００１７】
平均輝度算出部２１は、画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの各々について全ての画素の画素値の平均を取り、画像Ｄ１ａ、画像Ｄ１ｂの平均輝度値Ｙａｍ、Ｙｂｍを算出して出力する。
なお、画像の全ての画素の画素値に平均値を求める代わりに、重要な部分、例えば画像の中央部分の平均を求めるようにしても良い。
算出された平均輝度値Ｙａｍ、Ｙｂｍは、調整量決定部２２に送られる。
【００１８】
調整量決定部２２は、平均輝度算出部２１により算出された２つの平均輝度値Ｙａｍ、Ｙｂｍの差分の絶対値Ｄａｂ（＝｜Ｙａｍ−Ｙｂｍ｜）を求める。この差分の絶対値Ｄａｂは、明るさ差分値と呼ばれる。
調整量決定部２２は、さらに、明るさ差分値Ｄａｂに基づいて明るさ調整量（オフセット量）Ｏｆｔを求める。
【００１９】
明るさ調整量Ｏｆｔは、明るさ差分値Ｄａｂが大きいほど大きな値を有するが、明るさ差分値Ｄａｂよりも大きな値とはしない。例えば、明るさ差分値Ｄａｂに１以下の係数を掛けることで、明るさ調整量Ｏｆｔを求めて出力する。
調整量決定部２２はさらに、２つの平均輝度値Ｙａｍ、Ｙｂｍのうちのどちらが小さいかを判断し、平均輝度値が小さい方の画像（Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのいずれか）を示す信号ＷＳを出力する。
【００２０】
調整量加算部２３は、２枚の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂと、調整量Ｏｆｔと、信号ＷＳを受け、２枚の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのうち、より暗い方（平均輝度値が低い方）、即ち信号ＷＳで特定される方の各画素の画素値に、明るさ調整量Ｏｆｔを加算する。例えば、画像Ｄ１ｂのほうが暗いとすると、画像Ｄ１ｂの各画素の画素値に明るさ調整量Ｏｆｔを加算する。この加算により、画像Ｄ１ｂについての明るさ調整後の画像Ｄ２ｂが得られる。明るい方の画像Ｄ１ａはそのまま明るさ調整後の画像Ｄ２ａとして出力される。このようにして得られた画像Ｄ２ａ、Ｄ２ｂは、互いに異なるフレームの画像として、画像生成部２から出力される。
【００２１】
なお、上記のように、明るさ調整量を暗い方の画像の加算する代わりに、明るい方に画像から減算しても良く、明るさ調整量の一部、例えば半分を暗い方の画像に加算し、明るさ調整量の残部を明るい方の画像から減算しても良い。
【００２２】
なおまた、明るさの調整は必須ではなく、例えば、２枚の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂが、動画の異なるフレームのものであって、明るさの変化が小さい場合には、明るさの調整を省略しても良く、また２枚の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂが、異なる露光時間における撮像により得られたものであっても、露光条件の違いが小さい場合には、明るさの調整を省略することができる。
【００２３】
画像拡大部３は、明るさ調整後の画像Ｄ２ａ、Ｄ２ｂの各々に対して拡大処理を施す。
拡大処理は、画像の画素相互間に新たな画素を挿入する処理と、挿入した画素の画素値を補間により求める処理とを含む。
画像Ｄ２ａを、水平方向、垂直方向ともに２倍に拡大する場合を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００２４】
図３（ａ）に示される画像Ｄ２ａの画素相互間に新たな画素を挿入し、図３（ｂ）に示す画素数が増加した画像を得る。図３（ｂ）では、挿入した画素を「−」で示している。
次に、挿入した画素の画素値を補間により求め、図３（ｃ）に示す拡大画像Ｄ３ａを得る。図３（ｃ）では、補間により画素値が定められた画素が「△」で示されている。補間には、最近傍法、線形補間法、バイキュービック法などが用いられる。
画像Ｄ２ｂについても同様の拡大処理により、拡大画像Ｄ３ｂが得られる。
【００２５】
以下の説明では、拡大画像Ｄ３ａ、Ｄ３ｂ上の位置を座標値（ｈ，ｖ）で示す。
ｈは水平方向における位置を表し、ｖは垂直方向における位置を表す。
画像の左上隅において、ｈ＝０、ｖ＝０であり、１画素分右方に移動するごとに、ｈが１だけ増加し、１画素分下方へ移動するごとにｖが１だけ増加する。即ち、ｈ、ｖは画素単位の座標値である。
【００２６】
移動量算出部４は、例えば図４に示すように、注目領域切り出し部４１と、参照領域切り出し部４２と、移動量検出部４３と、移動量行列生成部４４と、移動量行列修正部４５とを有する。
【００２７】
移動量算出部４は、画像Ｄ３ａ（注目画像）内の各領域について、画像Ｄ３ａから画像Ｄ３ｂへの移動量（動き）を求め、求めた移動量の水平方向成分及び垂直方向成分を対応する領域の画像内の位置に対応して配置した２つの移動量行列を生成して出力する。
【００２８】
本発明では、上記の領域として略円形の領域を用いる。ここで言う略円形の領域には、完全に円形（正円）の領域のほか、四角形よりも角数の多い多角形、例えば八角形の領域が含まれるが、以下では簡単のため「円形領域」として説明する。
【００２９】
注目領域切り出し部４１及び参照領域切り出し部４２は、画像Ｄ３ａ、Ｄ３ｂの各々から複数の円形領域を切り出す。各円形領域の切り出しにおいては、当該円形領域に属する画素を抽出する。
【００３０】
一部が円形領域内に位置し、残りが円形領域の外部に位置する画素（円形領域に部分的に属する画素）については、円形領域内に位置する部分の占める割合に応じた程度に円形領域に属するものとして扱う。例えば、後述のヒストグラムの生成においては、当該画素の画素値を読み込んだ上で、円形領域に部分的に属する画素は、属する程度に応じた値を度数として計数（カウント）する。
【００３１】
注目領域切り出し部４１は、注目画像Ｄ３ａから、水平方向及び垂直方向に所定の間隔で、円形領域を切り出す。例えば、注目画像を図５（ａ）に示すように、複数の正方形の領域ＳＡに分割し、図５（ｂ）に示すように、各正方形の領域の中心を中心とする円形領域ＰＡを形成する。円形領域は対応する正方形の領域に内接するように形成される。図５（ａ）では、画像内に５行７列の正方形の領域ＳＡが形成され、各正方形の領域ＳＡ内に１個の円形領域ＰＡが形成されている。
【００３２】
上記のように形成される結果、円形領域は、水平方向及び垂直方向に整列し、行列を成すように配置されており、行列内のそれぞれの位置（ｐ，ｑ）に応じてＰＡ（ｐ，ｑ）で表される。座標値ｐは最も左の列において１であり、右方へ進むにつれて１列ごとに１増加する。座標値ｑは最も上の行において１であり、下方へ進むにつれて１行ごとに１増加する。即ち、座標値ｐ、ｑは領域単位の座標値である。
【００３３】
図６（ａ）は、図５（ａ）に示される正方形の領域ＳＡの一つを構成する画素を示し、図６（ｂ）は、図５（ａ）の正方形の領域ＳＡ内に形成される円形領域ＰＡを示す。
各正方形の領域ＳＡは、水平方向の寸法と垂直方向の寸法が互いに等しい。画像内における水平方向の画素間隔と垂直方向の画素間隔が等しい場合には、各正方形の領域を構成する画素の数は、図６（ａ）に示すように水平方向と垂直方向とで互いに等しく、図６（ａ）に示す例では「５」である。
【００３４】
図６（ａ）に示す例ではさらに、各画素は水平方向の寸法と垂直方向の寸法が同じであり、正方形状のものとして図示している。
円形領域は、図６（ａ）に示す正方形の領域からはみ出さないように、かつできるだけ大きく形成される。図６（ｂ）には、そのようにして形成された円形領域の例を示す。図６（ｂ）に示す例では、円形領域は、点線で示す境界線により区切られた八角形の領域で構成されている。
点線で示す境界線は、正方形の４隅の各々の近傍に位置する複数の画素を斜めの（４５度傾いた）直線で分割するものである。
【００３５】
参照領域切り出し部４２は、注目画像Ｄ３ａから切り出される各円形領域に対して参照画像Ｄ３ｂ内に設定される検索領域内において複数の円形領域を切り出す。参照画像Ｄ３ｂから切り出される各円形領域の形状及びサイズは、注目画像から切り出される円形領域と同じである。
【００３６】
検索領域は、注目画像内の円形領域の中心に対して水平方向に−Ｈａから＋Ｈｂ（Ｈａ、Ｈｂは１以上の整数）までの範囲、垂直方向に−Ｖａから＋Ｖｂ（Ｖａ、Ｖｂは１以上の整数）までの範囲で設定される。即ち、注目画像Ｄ３ａ内の、画素単位の座標値（ｈｉ，ｖｉ）で表された位置を中心とする円形領域ＰＡ（ｈｉ，ｖｉ）に対して、参照画像Ｄ３ｂ内の水平方向位置ｈｉ−Ｈａからｈｉ＋Ｈｂまで、垂直方向位置がｖｉ−Ｖａからｖｉ＋Ｖｂまでの範囲内の各画素位置を中心とする（Ｈａ＋Ｈｂ＋１）・（Ｖａ＋Ｖｂ＋１）個の円形領域ＰＢ（ｈｉ−Ｈａ，ｖｉ−Ｖａ）〜ＰＢ（ｈｉ＋Ｈｂ，ｖｉ＋Ｖｂ）が切り出される。
【００３７】
移動量検出部４３は、注目領域ヒストグラム生成部４３１と、参照領域ヒストグラム生成部４３２と、一致度算出部４３３と、移動量出力部４３４とを有し、注目画像Ｄ３ａの各円形領域（注目円形領域）に対して、参照画像Ｄ３ｂ内のどの位置に最も一致度の高い円形領域が存在するかを調べ、そして最も一致度が高い円形領域の、注目円形領域に対する相対位置を注目円形領域についての移動量として検出する。この移動量は水平方向成分と垂直方向成分とに分けられる。
【００３８】
例えば注目円形領域の座標値が（ｈｉ，ｖｉ）であり、最も一致度の高い円形領域の座標値が（ｈｉ＋ｈｍ，ｖｉ＋ｖｍ）であれば、ｈｍ，ｖｍが、注目円形領域の移動量ＭＶ（ｈｉ，ｖｉ）の水平方向成分ＭＶｘ（ｈｉ，ｖｉ）、垂直方向成分ＭＶｙ（ｈｉ，ｖｉ）として検出される。
【００３９】
一致度は円形領域の輝度ヒストグラムを比較することで評価される。
注目領域についてのヒストグラムの生成は、注目領域ヒストグラム生成部４３１で行われ、参照領域についてのヒストグラムの生成は、参照領域ヒストグラム生成部４３２で行なわれる。
各円形領域の輝度ヒストグラムは、各円形領域内に位置する画素のうち、各階級に属する画素の数を出現度数（出現頻度）として計数することで得られる。各階級（データ区分）は、１個の画素値または互いに連続する２以上の画素値で構成される。
【００４０】
以下では各階級が４個の互いに連続する画素値で構成される場合について説明する。画素値が０から２５５までの値を取る場合、各階級を４個の画素値で構成すると、６４個の階級が構成される。
【００４１】
各画素値ごとの出現度数が別途取得されていて、利用可能である場合には、該画素値ごとの出現度数に基づいて各階級の出現度数を算出する。これは各階級に属する画素値の出現度数を合計することで得られる。このような処理は、下記の式（１）で表される。
【数１】
0005933275.tif 000002
式（１）において、
ｂｒは輝度値であり、
ｍｃは、各階級の番号である。各階級はより低い輝度値から成るものほどより小さい番号を与えられ、最も低い輝度値から成るものの番号が１で、輝度値が高くなるにつれ、階級の番号が１ずつ増加するものとしている。
Ｒｃは縮小率であり、階級の数ＭＣに対する輝度値の階調数ＢＲの比（ＢＲ／ＭＣ）で与えられる。
Ｆ（ｂｒ）は、輝度値ｂｒの画素の出現度数、
Ｆ（ｍｃ）は、階級ｍｃに属する画素の出現度数である。
【００４２】
各輝度値の出現度数の集合は輝度値ヒストグラムを構成するので、輝度値ごとの出現度数から複数の輝度値から成る階級ごとの出現度数を求める処理はヒストグラムの縮小と言うことがある。
【００４３】
円形領域については、その境界線にまたがる画素、即ち、一部が境界の内側に位置し、残部が境界の外側に位置する画素が存在する。そのような画素は部分的に円形領域に属する画素とも呼ばれる。
出現度数を計数する場合、部分的に円形領域に属する画素については、その画素値に応じた階級に属するものとして出現度数の計数の対象とするが、当該画素のうちの円形領域内に位置する部分の割合に応じて計数を行う。例えば、円形領域内に位置する割合がα（＜１）である画素はαとして計数する。なお、全体が円形領域内に位置する画素は出現度数１として計数される。
【００４４】
図６（ｂ）の例のように斜めの直線により半分が境界の内側に、他の半分が境界の外側に位置する画素ＰＸｈの場合には、α＝０．５とする。
αの決定は、厳密に行わなくても良い。例えば丸め処理により０．２、０．４、０.６、０．８のように所定個の離散値のいずれかであるとしても良い。またすべて０．５であるとしても良い。
【００４５】
さらにまた、円形領域内の画素に中心から距離が大きくなるにつれて減少する重みを付けてヒストグラムを生成しても良い。この場合、距離と重みとの関係はガウス分布曲線に沿うものとしても良く、その場合、ガウス分布の標準偏差を例えば円形領域の中心部から周縁部までの距離の１／２乃至１／３程度に定めることとしても良い。
【００４６】
円形領域の形状は、ヒストグラムマッチングをできるだけ正確に行うためには正円であることが望ましいが、代わりに正多角形、又はそれに近い形状のものであっても良い。正多角形に近い形状としては、例えば、辺の長さのうち、最も短いものに対する最も長いものの比が３以下であるのが望ましい。例えば、正八角形に近い形状を有する図６（ｂ）に示す例では、辺の長さのうち、最も短いものに対する最も長いものの比は
【数２】
0005933275.tif 000003
である。
【００４７】
ヒストグラム生成部４３１及び４３２で上記のようにして得られるヒストグラムは一致度算出部４３３に送られる。
一致度算出部４３３では、ヒストグラムの各階級ごとの度数の差分の絶対値の和（ＳＡＤ）を求めることで一致度を算出する。この処理は下記の式（２）で表される。
【数３】
0005933275.tif 000004
式（２）において、
ｍｃは階級番号、
ＭＣは階級番号の最大値（階級の総数）、
Ｆａ（ｈｉ，ｖｉ）（ｍｃ）は、画像Ｄ３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域内における、階級ｍｃの出現度数（当該階級に属する画素の出現度数）、
Ｆｂ（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）（ｍｃ）は、画像Ｄ３ｂの位置（ｈｉ＋ｖａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域内における、階級ｍｃの出現度数、
ＳＡＤ（ｈｉ，ｖｉ）（ｈａ，ｖａ）は、画像Ｄ３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域と、画像Ｄ３ｂの位置（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域の、ヒストグラムのそれぞれの階級ごとの出現度数の差分の絶対値の和である。
【００４８】
移動量出力部４３４は、上記のようにして一致度算出部４３３で算出された差分絶対値和のうち、最小の値が得られたときのｈａ及びｖａの値を円形領域ＰＡ（ｈｉ，ｖｉ）についての移動量ＭＶ（ｈｉ，ｖｉ）の水平方向成分ＭＶｘ（ｈｉ，ｖｉ）及びＭＶｙ（ｈｉ，ｖｉ）として出力する。移動量出力部４３４の出力は移動量検出部４３の出力となる。移動量の水平方向成分ＭＶｘ（ｈｉ，ｖｉ）を水平方向移動量、垂直方向成分ＭＶｙ（ｈｉ，ｖｉ）を垂直方向移動量とも言う。
【００４９】
円形領域は、先にも述べたように、座標値（ｐ，ｑ）を用いてＰＡ（ｐ，ｑ）でも表されるので、該円形領域ＰＡ（ｐ，ｑ）についての水平方向移動量はＭＶｘ（ｐ，ｑ）で、垂直方向移動量はＭＶｙ（ｐ，ｑ）で表されることもある。
水平方向移動量ＭＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向移動量ＭＶｙ（ｐ，ｑ）は、画像Ｄ３ａ内のすべての円形領域について、順次求められ、移動量行列生成部４４に送られる。
【００５０】
移動量行列生成部４４は、移動量検出部４３で上記のようにして求められた、各円形領域についての水平方向移動量ＭＶｘ（ｐ，ｑ）を、円形領域ＰＡ（ｐ，ｑ）の画像Ｄ３ａ上での位置（ｐ，ｑ）に応じて配置して水平方向移動量行列ＭＶＸを生成し、同様に、各円形領域についての垂直方向移動量ＭＶｙ（ｐ，ｑ）を、円形領域ＰＡ（ｐ，ｑ）の画像Ｄ３ａ上での位置（ｐ，ｑ）に応じて配置して垂直方向移動量行列ＭＶＹを生成する。
【００５１】
図７（ａ）及び（ｂ）はそのようにして生成された水平方向移動量行列ＭＶＸ及び垂直方向移動量行列ＭＶＹの一例を示す。
図７（ａ）に示される水平方向移動量行列ＭＶＸの各要素は対応する円形領域ＰＡ（ｐ，ｑ）について検出された水平方向移動量ＭＶｘ（ｐ，ｑ）であり、図７（ｂ）に示される垂直方向移動量行列ＭＶＹの各要素は対応する円形領域ＰＡ（ｐ，ｑ）について検出された垂直方向移動量ＭＶｙ（ｐ，ｑ）である。図７（ａ）及び（ｂ）は、ｐ＝１〜７、ｑ＝１〜５の場合（即ち、各行の円形領域の数Ｐが７、各列の円形領域の数Ｑが５である場合）を示している。
【００５２】
移動量行列修正部４５は、移動量行列生成部４４で生成される水平方向移動量行列ＭＶＸ及び垂直方向移動量行列ＭＶＹの各々を構成する移動量のうち、特異な値を有するもの（他の移動量に対する差が著しく大きいもの）を、誤検出の結果であるとして修正する。この修正は以下のようにして行われる。
【００５３】
例えば、水平方向移動量行列の各行の移動量の中央値を求めて、該中央値との差の絶対値が所定の閾値よりも大きい移動量を特異な値を持つものとして、一旦移動量行列から排除する。同様に、垂直方向移動行列の各列の移動量の中央値を求めて、該中央値との差の絶対値が所定の閾値よりも大きいものを特異な値を持つものとして、一旦移動量行列から排除する。図８（ａ）及び（ｂ）にそのような排除を行った後の水平方向移動量行列及び垂直方向移動量行列の例を示す。図８（ａ）及び（ｂ）で排除された移動量の跡は×印で示してある。水平方向移動量行列と、垂直方向移動量行列とで、排除される値の位置が同じとは限らない。例えば、図８（ａ）及び（ｂ）に示す例では、（ｐ，ｑ）が（２，４）及び（７，２）の位置では、水平方向移動量行列及び垂直方向移動量行列の双方において、移動量が排除されているが、（ｐ，ｑ）が（５，４）の位置では、水平方向移動量行列においてのみ、移動量が排除されており、（ｐ，ｑ）が（５，３）及び（７，４）の位置では、垂直方向移動量行列においてのみ、移動量が排除されている。
【００５４】
移動量行列修正部４５は、次に、排除されずに残った移動量に基づいて、排除された移動量の代替値を求めて、該代替値で排除された移動量の位置を埋める。例えば、水平方向移動量行列ＭＶＸ中の排除された移動量が属する行内の全ての、排除されなかった移動量の平均値を代替値とし、同様に垂直方向移動量行列ＭＶＹ中の排除された移動量が属する列内の全ての、排除されなかった移動量の平均値を代替値とする。
【００５５】
例えば、水平方向移動量行列ＭＶＸ中の排除された移動量ＭＶｘ（２,４）、ＭＶ（５,４）については、同じ行の排除されなかった移動量ＭＶｘ（１，４）、ＭＶｘ（３，４）、ＭＶｘ（４，４）、ＭＶｘ（５，４）、ＭＶｘ（６，４）、ＭＶｘ（７，４）の平均値を代替値とする。同様に、垂直方向移動量行列ＭＶＹ中の排除された移動量ＭＶｙ（２,４）については、同じ列の排除されなかった移動量ＭＶｙ（２，１）、ＭＶｙ（２，２）、ＭＶｙ（２，３）、ＭＶｙ（２，５）の平均値を代替値とする。
【００５６】
上記の平均値は単純平均値であっても良く、重み付け平均値であっても良い。重み付け平均する場合、排除された移動量に近い移動量ほどより大きな重みを付けることとしても良い。
【００５７】
このような代替値による置換えを行った後の水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹの例を図９（ａ）及び（ｂ）に示す。修正後の移動量は符号ＮＶｘ（ｐ，ｑ）、ＮＶｙ（ｐ，ｑ）で表されている。そのうち、代替値による置換えを行った移動量ＮＶｘ（ｐ，ｑ）、ＮＶｙ（ｐ，ｑ）には、下線が施してある。置換えを行った移動量以外の移動量ＮＶｘ（ｐ，ｑ）、ＮＶｙ（ｐ，ｑ）の値は修正前の移動量ＭＶｘ（ｐ，ｑ）、ＭＶｙ（ｐ，ｑ）と同じである。
【００５８】
移動量行列修正部４５で修正された水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹは、移動量算出部４の出力として、移動量分離部５に送られる。
【００５９】
移動量分離部５は、移動量算出部４から出力された水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹに基づいて並進移動量ＧＶと、回転移動の回転中心位置（ｈｃ，ｖｃ）及び回転角ＡＲを求める。
移動量分離部５による処理は、各円形領域の水平方向移動量ＮＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向移動量ＮＶｙ（ｐ，ｑ）で構成される移動量ＮＶ（ｐ，ｑ）を並進移動量と回転移動量とに分離するものであるとも言える。回転移動量は、その水平方向成分（水平方向回転移動量）及び垂直方向成分（垂直方向回転移動量）で表すこともでき、回転中心及び回転角で表すこともできる。以下に説明する例では、最初に水平方向回転移動量及び垂直方向回転移動量を求め、次にこれらに基づいて回転中心位置を求め、最後に回転角を求める。
【００６０】
移動量分離部５は、例えば図１０に示すように、並進移動量算出部５１と、回転移動量算出部５２と、回転中心算出部５３と、回転角算出部５４とを有する。
【００６１】
並進移動量算出部５１は、移動量算出部４から出力される移動量行列ＮＶＸ及びＮＶＹに基づいて、画像Ｄ３ａの並進移動量ＧＶを求める。即ち、並進移動量ＧＶの水平方向成分（水平方向並進移動量）ＧＶｘは、水平方向移動量行列ＮＶＸのすべての水平方向移動量ＮＶｘ（ｐ，ｑ）の平均を求めることで得られ、並進移動量ＧＶの垂直方向成分（垂直方向並進移動量）ＧＶｙは、垂直方向移動量行列ＮＶＹのすべての垂直方向移動量ＮＶｙ（ｐ，ｑ）の平均を求めることで得られる。この演算は下記の式（３Ａ）及び式（３Ｂ）で表される。
【００６２】
【数４】
0005933275.tif 000005
【００６３】
回転移動量算出部５２は、移動量算出部４から出力された水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹと、並進移動量算出部５１で求められた水平方向並進移動量ＧＶｘ及び垂直方向並進移動量ＧＶｙとに基づいて水平方向回転移動量行列ＬＹＸ及び垂直方向回転移動量行列ＬＶＹを生成する。
【００６４】
水平方向回転移動量行列ＬＶＹの各要素（水平方向回転移動量）ＬＶｘ（ｐ,ｑ）は水平方向移動量行列ＮＶＸの対応する要素ＮＶｘ（ｐ，ｑ）から水平方向移動量ＧＶｘを減算することで得られ、垂直方向回転移動量行列ＬＶＹの各要素（垂直方向回転移動量）ＬＶｙ（ｐ，ｑ）は垂直方向移動量行列ＮＶＹの対応する要素ＮＶｙ（ｐ，ｑ）から垂直方向移動量ＧＶｙを減算することで得られる。
この減算は、下記の式（４Ａ）、（４Ｂ）で表される。
ＬＶｘ（ｐ，ｑ）＝ＮＶｘ（ｐ，ｑ）−ＧＶｘ    （４Ａ）
ＬＶｙ（ｐ，ｑ）＝ＮＶｙ（ｐ，ｑ）−ＧＶｙ    （４Ｂ）
【００６５】
下記の式（５Ａ）は、水平方向回転移動量（回転移動量の水平方向成分）ＬＶｘ（ｐ，ｑ）を対応する円形領域の位置に応じて配置した行列を示し、下記の式（５Ｂ）は、垂直方向回転移動量（回転移動量の垂直方向成分）ＬＶｙ（ｐ，ｑ）を対応する円形領域の位置に応じて配置した行列を示す。
【００６６】
【数５】
0005933275.tif 000006
【００６７】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、Ｐ＝７、Ｑ＝５の場合について、水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）をそれぞれ対応する円形領域の位置に応じて配置した水平方向回転移動量行列ＬＶＸ及び垂直方向回転移動量行列ＬＶＹを示す。
【００６８】
回転中心算出部５３は、回転移動量算出部５２から出力される水平方向回転移動量行列ＬＶＸ及び垂直方向回転移動量行列ＬＶＹを用いて、回転中心位置（ｈｃ，ｖｃ）を算出する。
【００６９】
回転中心位置（ｈｃ，ｖｃ）の算出は、水平方向回転移動量行列ＬＶＸを構成する水平方向回転移動量行列ＬＶｘ（ｐ，ｑ）及び水平方向回転移動量行列ＬＶＹを構成する垂直方向回転移動量行列ＬＶｙ（ｐ，ｑ）についての以下の性質に着目して行なわれる。
【００７０】
まず、水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）相互の関係について述べる。
水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）は、それぞれ水平方向移動量ＮＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向移動量ＮＶｙ（ｐ，ｑ）から水平方向並進移動量ＧＶｘ及び垂直方向並進移動量ＧＶｙを除去した後の移動量であり、画像Ｄ３ａと画像Ｄ３ｂとの間に、並進移動及び回転移動のみがあって、画像の内容に変化がなく、また移動量ＭＶｘ、ＭＶｙの検出にも誤りがないものとすると、水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）は、画像の回転による移動量の水平方向成分及び垂直方向成分に相当するものであり、式（５Ａ）の水平方向回転移動量行列ＬＶＸの同じ行に属する水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）は互いに同じであり、式（５Ｂ）の垂直方向回転移動量行列ＬＶＹの同じ列に属する垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）は互いに等しくなるはずである。
【００７１】
以下この点について図１２を参照して説明する。図１２において、同じ行位置の２つの円形領域ＰＡ１及びＰＡ２を想定する。円形領域ＰＡ１は回転の中心ＣＲの真下にあり、円形領域ＰＡ２は回転の中心から真下に延びた直線に対し角度θの方向にあるとする。また、円形領域ＰＡ１における回転による移動量の大きさがＲＶ１ａであるとする。この移動量は、水平方向の成分ＲＶ１ｘのみから成り、従って、ＲＶ１ｘ＝ＲＶ１ａの関係が満たされる。
【００７２】
回転の中心から円形領域ＰＡ２までの距離ＲＲ２は、回転の中心ＣＲから円形領域ＰＡ１までの距離ＲＲ１の１／cosθ倍となる。従って、円形領域ＰＡ２の回転移動量の大きさＲＶ２ａは、
ＲＶ２ａ＝ＲＶ１ａ・（１／cosθ）    （６）
で与えられ、その水平方向の成分ＲＶ２ｘは、
ＲＶ２ｘ＝ＲＶ１ａ・cosθ      （７）
となる。
式（６）と、式（７）から
ＲＶ２ｘ＝ＲＶ１ａ・（１／cosθ）・cosθ＝ＲＶ１ａ＝ＲＶ１ｘ    （８）
【００７３】
式（８）は、ＲＲ１、ＲＲ２、θに関係なく、ＲＶ２ｘとＲＶ１ｘが互いに等しいことを示している。即ち、同じ行の円形領域相互間では回転による移動量の水平方向成分（水平方向回転移動量）が同じである。従って、拡大画像Ｄ３ａ及びＤ３ｂ間に並進移動及び回転移動のみがあって、画像の内容に変化がなく、移動量の検出にも誤差がないとすれば、上記の式（５Ａ）の同じ行に属する水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）は互いに等しくなるはずである。
【００７４】
同様の考察から、式（５Ｂ）の同じ列に属する垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）は互いに等しくなるはずであることが分かる。
【００７５】
実際には、画像Ｄ３ａと画像Ｄ３ｂとはその画像の内容に変化があり得るし、移動量の検出にも誤差があり得るので、完全に「等しい」関係が満たされるとは限らないが、互いに近似した値となることが多く、差が大きいものは誤検出によるもの、あるいは画像の局所的な変化に伴うものとして扱うことができる。
【００７６】
図１２を参照して行った説明から、円形領域行列の同じ行に属する円形領域の回転移動量ＲＶの水平方向成分ＲＶｘｑは互いに略等しく、回転中心からの距離に比例することが分かる。即ち、各行の円形領域の回転移動量ＲＶの水平方向成分ＲＶｘｑと、その垂直方向の位置との関係を示すと、図１３（ａ）及び（ｂ）の如くとなる。
図１３（ａ）及び（ｂ）において、垂直方向の位置は、画像上の画素単位の座標値ｖで示されるとともに、領域単位の座標値（領域の行列における行番号）ｑでも示されており、縦軸上の１、２、３、…７は、ｑの値を示す。ｖｃは回転中心の画素単位の座標値を表す。
【００７７】
図１３（ａ）及び（ｂ）では円形領域の行数Ｑが７である場合を示し、図１３（ａ）は、第３行（ｑ＝３）の中心と、第４行（ｑ＝４）の中心の間に回転中心がある場合を示し、図１３（ｂ）は、回転中心が画像の上方にある場合を示す。図１３（ａ）に示すように、回転中心の下方に位置する行と回転中心の上方に位置する行では、回転移動量の水平方向成分の向きが逆である。以上の関係を利用して回転の中心を求めることができる。
【００７８】
回転中心の垂直方向位置を画素単位の座標値ｖｃで表し、第ｑ行の円形領域の中心の垂直方向位置を画素単位の座標値ｖｑで表すと、これらと第ｑ行の円形領域の回転移動量の水平方向成分ＲＶｘｑとの間には、
（ｖｑ−ｖｃ）／ＲＶｘｑ＝Ｋａ    （９）
（Ｋａは定数）
の関係が満たされるはずである。この関係は、
ｖｑ＝Ｋａ・ＲＶｘｑ＋ｖｃ    （１０）
と書き直し得る。
【００７９】
上記の第ｑ行の円形領域の回転移動量の水平方向成分ＲＶｘｑとしては、例えば水平方向回転移動量行列ＬＶＸの第ｑ行に属する複数の水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ,ｑ）の平均値ＬＶｘｑを用いることができる。式（１０）のＲＶｘｑをＬＶｘｑで置換えて書き直すと下記の式（１１）となる。
ｖｑ＝Ｋａ・ＬＶｘｑ＋ｖｃ    （１１）
【００８０】
式（１１）の関係を利用することで、Ｋａ及びｖｃの値は、複数のｖｑの値とＬＶｘｑの値をそれぞれ縦軸及び横軸上の複数の標本値として回帰分析（最小二乗法による回帰直線の決定）を行うことで、回帰直線の傾き及び切片として求められる。
即ち、Ｋａ及びｖｃは、下記の式（１２Ａ）及び式（１２Ｂ）で求められる。
【００８１】
【数６】
0005933275.tif 000007
【００８２】
回転中心の水平方向位置ｈｃ、円形領域行列の各列（第ｐ列）の水平方向位置ｈｐ、及び当該列の回転移動量の垂直方向成分ＲＶｙｐの間にも、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記した回転中心の垂直方向位置ｖｃ、円形領域行列の各行（第ｑ行）の垂直方向位置ｖｑ、及び当該行の回転移動量の水平方向成分ＲＶｘｑの間の関係と同様の関係がある。なお、図１４（ａ）及び（ｂ）では、列の数Ｐが９である場合を示している。
【００８３】
従って、垂直方向位置ｖｃを求める場合と同様にして、
円形領域行列の複数の列の各々（第ｐ列）の水平方向位置ｈｐと、垂直方向回転移動量行列の対応する列（第ｐ列）の垂直方向回転移動量の平均値ＬＶｙｐをそれぞれ縦軸及び横軸上の複数の標本値として回帰分析（最小二乗法）を行うことで、回転中心の水平方向位置ｈｃが求められる。即ち、ｈｃは、上記の式（１２Ａ）、式（１２Ｂ）において、と同様の式により求められる。但し、式（１２Ａ）、式（１２Ｂ）中のＬＶｘｑ、ｖｑ、Ｑ、ｑの代わりにＬＶｙｐ、ｈｐ、Ｐ、ｐを用いる必要がある。
【００８４】
なお、上記の第ｑ行の円形領域の回転移動量の水平方向成分ＲＶｘｑとして用いる標本値は１個に限定されず、複数個であっても良い。そこで、円形領域の回転移動量の水平方向成分ＲＶｘｑとして、水平方向回転移動量行列ＬＶＸの第ｑ行の複数の水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ,ｑ）の平均値ではなく、該第ｑ行の複数の水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｘ）をそれぞれ標本値として用いることとしても良い。同様に、円形領域の回転移動量の垂直方向成分ＲＶｙｐとして、垂直方向回転移動量行列ＬＶＹの第ｐ列の複数の垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ,ｑ）の平均値ではなく、該第ｐ列の複数の垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｘ）をそれぞれ標本値として用いることとしても良い。
【００８５】
一般化して言えば、水平方向回転移動量行列ＬＶＸの複数の互いに異なる行の水平方向回転移動量ＬＶｘと、当該行に対応する円形領域の画像内における垂直方向位置ｖｑとを標本値とする回帰分析を行うことにより、回転の中心の垂直方向位置ｖｃを求め、垂直方向回転移動量行列ＬＶＹの複数の互いに異なる列の垂直方向回転移動量ＬＶｙと、当該列に対応する円形領域の画像内における水平方向位置ｈｐとを標本値とする回帰分析を行うことにより、回転の中心の水平方向位置ｈｃを求めることとすれば良い。
【００８６】
回転角算出部５４は、回転中心算出部５３から出力される回転中心の座標値（ｈｃ，ｖｃ）と、回転移動量算出部５２から出力される水平方向回転移動量行列ＬＶＸ及び垂直方向回転移動量行列ＬＶＹに基づいて、回転角ＡＲを求める。
【００８７】
回転角ＡＲの算出は、回転移動量と回転角との間の以下に説明する関係に基づいて行われる。まず、各円形領域ＰＡ（ｐ，ｑ）の回転移動量の大きさＲＶａ（ｐ，ｑ）と回転角γの関係について図１５を参照して説明する。
回転の中心からの距離をＲＲ、回転移動量の大きさをＲＶａとすると、回転角γとＲＲ，ＲＶａとの間には、図１５に示すように、
ＲＶａ＝ＲＲ・ｔａｎ（γ）    （１３）
の関係があり、この式を変形した
γ＝ａｒｃｔａｎ（ＲＶａ／ＲＲ）    （１４）
に、ＲＶａ、ＲＲを与えることで、γを求めることができる。
【００８８】
複数の円形領域の水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）（ｐ＝１〜Ｐ、ｑ＝１〜Ｑ）に基づいて画像の回転角ＡＲを求める場合には、
各円形領域についての水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）から当該円形領域についての回転移動量の大きさＬＶａ（ｐ，ｑ）を算出する。この算出は下記の式（１５）により行われる。
【数７】
0005933275.tif 000008
一方回転中心（ｈｃ，ｖｃ）から各円形領域までの距離ＲＲ（ｐ，ｑ）は、当該円形領域の画素単位の座標値（ｈｐ，ｖｑ）を用いて下記の式（１６）で与えられる。
【数８】
0005933275.tif 000009
このようにして求めた個々の円形領域の移動量ＬＶ（ｐ，ｑ）の大きさＬＶａ（ｐ，ｑ）及び距離ＲＲ（ｐ，ｑ）をそれぞれ式（１４）のＲＶａ及びＲＲとして用い、式（１４）により求めたγの値を各円形領域についての回転角ＡＲｃとし、複数の円形領域、例えば画像内のすべての円形領域についての回転角ＡＲｃの単純平均又は重み付け平均を、画像の回転角ＡＲとして求めれば良い。
【００８９】
代わりに、複数の水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）（ｐ＝１〜Ｐ、ｑ＝１〜Ｑ）のの行ごとの平均値ＬＶｘｑを式（１４）のＲＶａとして用い、当該行に対応する円形領域の行の、回転中心から距離（垂直方向距離）（ｖｑ−ｖｃ）を式（１４）のＲＲとして用いて、式（１４）により求めたγの値を当該行についての回転角ＡＲｑとし、同様に、複数の垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）（ｐ＝１〜Ｐ、ｑ＝１〜Ｑ）の列ごとの平均値ＬＶｙｐを式（１４）のＲＶａとして用い、当該列に対応する円形領域の列の、回転中心からの距離（水平方向距離）（ｈｐ−ｈｃ）を式（１４）のＲＲとして用いて、式（１４）により求めたγの値を当該列についての回転角ＡＲｐとし、複数の行についてそれぞれ求めた回転角ＡＲｑ及び複数の列についてそれぞれ求めた回転角ＡＲｐの単純平均又は重み付け平均を画像の回転角ＡＲとして求めても良い。
【００９０】
重みを付ける場合、回転中心から遠い円形領域についての水平方向回転移動量ＬＶｘ（ｐ，ｑ）及び垂直方向回転移動量ＬＶｙ（ｐ，ｑ）ほど信頼性が高いので、これらに対する重みをより大きな値とすることが考えられる。
【００９１】
また、各円形領域について、回転中心からの距離に対する当該円形領域についての回転移動量の大きさの比を求め、複数の円形領域についての当該比の平均を式（１４）のＲＶａ／ＲＲとして用い、式（１４）により求めたγの値を画像の回転角ＡＲとして用いても良い。
【００９２】
式（１４）の値を求める際、右辺の括弧内の値を変数とし、左辺の値を関数とするルックアップテーブルを用意しておき、これを参照することで計算に相当する処理を実現することとしても良い。
以上のようにして画像の回転角ＡＲが求められ、回転角算出部５４から出力される。
回転角算出部５４から出力される回転角ＡＲは、回転中心算出部５３から出力される回転中心の座標値（ｈｃ，ｖｃ）とともに、移動量分離部５から出力され、図示しない画像補正処理回路で利用される。
【００９３】
以下、上記のように、円形領域を用いることの利点、並びに画像の拡大を行うことの利点について説明する。
図１６、図１７、および図１８は、画像が回転する場合の異なるフレームの画像の対応位置の関係を示す。注目画像と、それより時間的に後の別のフレームの画像（参照画像）との間に３０度の回転がある場合を示す。
これらの図では、注目画像中の注目領域と参照画像中の参照領域を同じ画面枠ＳＲ内に図示している。
【００９４】
マッチングを行うために切り出される領域が長方形である場合を図１６に示す。図１６に示す例では、注目画像中の長方形の切り出し領域（注目領域）ＰＡａの画像部分は、参照画像中の符号ＰＡｂに示す位置に移動している。しかるに、参照画像から切り出される長方形の領域（参照領域）は、その片が水平方向、垂直方向に向いたものであるので、画像部分ＰＡｂに最も近似した切り出し領域ＰＡｃでも、領域ＰＡｂと共通する部分Ａｂｃのほか、領域ＰＡｃに含まれ領域ＰＣｂに含まれない部分Ｃｎｂ、及び領域ＰＡｂに含まれ領域ＰＡｃに含まれない部分Ｂｎｃが多く存在し、これが、マッチングを正確に行えない原因の一つとなる。
【００９５】
切り出し領域が正方形である場合にも、図１７で示すように、共通する部分Ａｂｃのほかに、共通しない部分Ｃｎｂ、Ｂｎｃが多く含まれ、同様の問題がある。
【００９６】
一方切り出し領域が正円である場合には、図１８に示すように、領域ＰＡｂと、領域ＰＡｃの位置が一致し、共通しない部分がなくなる。
切り出し領域が正円ではなく、図６（ｂ）に示すとの同様の八角形の場合にも、図１９に示すように、領域ＰＡｂと領域ＰＡｃの共通する部分Ａｂｃの割合を大きくし、共通しない部分Ｃｎｂ、Ｂｎｃを少なくすることができる。
【００９７】
以上のことから、切り出し領域を正円または正円に近い形状、例えば多角形とすることで、マッチングをより高精度に行い得ることが分かる。
【００９８】
次にヒストグラムマッチングに拡大画像を用いることの意義を説明する。
図１６乃至図１９を参照して述べたように、切り出し領域が正円であれば、注目領域と参照領域を完全に一致させることができるが、領域の周縁部の画素は、一部が切り出し領域の内部に位置し、残部が切り出し領域の外部に位置するので、ヒストグラムの生成に当たり、切り出し領域の周縁に位置する画素の画素値をどのように扱っても、円形領域内の画像の内容をヒストグラムに完全に正確に反映させることはできない。しかしながら、画素を小さくすればするほど、円形領域内の画像の内容をより正確に表すヒストグラムが得られる。本実施の形態で、画像を拡大することで各画素を小さくし、拡大された画像を用いてヒストグラムの生成を行なっているのはそのためである。
また、拡大により追加される補間画素の画素値を、隣合う上下左右の画素の画素値によって決定する場合、補間画素には上下左右の画素情報が含まれている。通常、ヒストグラムは画素の配置情報を全て無視した出現度数のみで求められるが、拡大による補間画素を含めてヒストグラムを算出することで、拡大前の画像の上下左右の画素の情報が含まれた度数分布となり、従来のヒストグラムでは差別化困難であった絵柄に対しても特徴量を差別化することが可能となる。
【００９９】
なお、上記の実施の形態において、移動量算出部４内の移動量行列修正部４５を省略しても良い。また、移動量分離部５内の回転移動量算出部５２の出力側に、移動量行列修正部４５と同様の回転移動量行列修正部を設けて、回転移動量算出部５２で生成した回転移動量行列を修正することとしても良い。この場合、回転中心算出部５３及び回転角算出部５４は、回転移動量算出部５２の出力の代わりに、回転移動量行列修正部の出力を用いて回転中心位置及び回転角の算出を行うことになる。
【０１００】
実施の形態２．
上記の実施の形態１では、移動量検出部４３が、輝度ヒストグラムを用いて一致度を算出しているが、色成分毎のヒストグラムを用いて一致度を算出するようにしても良い。
図２０は、本発明の実施の形態２の画像処理装置を示す。
図示の画像処理装置は、画像生成部１ｂ、画像拡大部３ｂ、移動量算出部４ｂ及び移動量分離部５ｂを有する。
【０１０１】
画像生成部１ｂは、画像取得部１１ｂ及び明るさ調整部１２ｂを有する。
画像取得部１１ｂは、図１の画像取得部１１と慨して同じであるが、画像取得部１１ｂは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色成分を表す信号（色信号）で表される画像Ｄ１１ａ、Ｄ１１ｂを出力する。
【０１０２】
明るさ調整部１２ｂは、図１の明るさ調整部１２と慨して同じであるが、赤、緑、青の色信号から輝度信号を生成する色信号変換部（図示しない）を含み、該色信号変換部から出力された輝度信号を用いて、色信号の明るさ調整を行い、調整後の画像Ｄ１２ａ、Ｄ１２ｂを出力する。
【０１０３】
画像拡大部３ｂは、図１の画像拡大部３と慨して同じであるが、調整後の画像Ｄ１２ａ、Ｄ１２ｂを用いて、拡大処理を行い、拡大処理後の画像Ｄ１３ａ、Ｄ１３ｂを出力する。
【０１０４】
移動量算出部４ｂは、図１の移動量算出部４と慨して同じであるが、拡大後の画像Ｄ１３ａ、Ｄ１３ｂの色信号に用いて移動量を算出する。
移動量算出部４ｂは、例えば図２１に示すように、注目領域切り出し部４１ｂと、参照領域切り出し部４２ｂと、移動量検出部４３ｂと、移動量行列生成部４４と、移動量行列修正部４５とを有する。
【０１０５】
注目領域切り出し部４１ｂは、注目拡大画像Ｄ１３ａから、円形領域を切り出す。
参照領域切り出し部４２ｂは、参照拡大画像Ｄ１３ｂから、円形領域を切り出す。
注目領域切り出し部４１ｂが切り出す一つの円形領域（注目円形領域）に対して、参照領域切り出し部４１ｂは、検索領域内の複数の円形領域を参照円形領域として切り出す。
移動量検出部４３ｂは、切り出された注目円形領域及び参照円形領域内の画素の色信号に基づいて、移動量を検出する。
【０１０６】
移動量検出部４３ｂは、例えば図２２に示すように、注目領域赤成分ヒストグラム生成部４３１Ｒと、参照領域赤成分ヒストグラム生成部４３２Ｒと、赤成分一致度算出部４３３Ｒと、注目領域緑成分ヒストグラム生成部４３１Ｇと、参照領域緑成分ヒストグラム生成部４３２Ｇと、緑成分一致度算出部４３３Ｇと、注目領域青成分ヒストグラム生成部４３１Ｂと、参照領域青成分ヒストグラム生成部４３２Ｂと、青成分一致度算出部４３３Ｂと、総合一致度算出部４３５と、移動量出力部４３４とを有する。
【０１０７】
注目領域赤成分ヒストグラム生成部４３１Ｒ、参照領域赤成分ヒストグラム生成部４３２Ｒ、及び赤成分一致度算出部４３３Ｒの動作は、入力信号が輝度信号ではなく赤成分の信号である点を除き、注目領域ヒストグラム生成部４３１、参照領域ヒストグラム生成部４３２と、一致度算出部４３３と同じである。
【０１０８】
注目領域緑成分ヒストグラム生成部４３１Ｇ、参照領域緑成分ヒストグラム生成部４３２Ｇ、及び緑成分一致度算出部４３３Ｇの動作は、入力信号が輝度信号ではなく緑成分の信号である点を除き、注目領域ヒストグラム生成部４３１、参照領域ヒストグラム生成部４３２と、一致度算出部４３３と同じである。
【０１０９】
注目領域青成分ヒストグラム生成部４３１Ｂ、参照領域青成分ヒストグラム生成部４３２Ｂ、及び青成分一致度算出部４３３Ｂの動作は、入力信号が輝度信号ではなく青成分の信号である点を除き、注目領域ヒストグラム生成部４３１、参照領域ヒストグラム生成部４３２と、一致度算出部４３３と同じである。
【０１１０】
ヒストグラム生成部４３１Ｒ、４３２Ｒ、４３１Ｇ、４３２Ｇ、４３１Ｂ及び４３２Ｂで生成されるヒストグラムは、各階級の幅が色ごとに異なっていても良い。
従って、なお、一致度算出部４３３Ｒ、４３３Ｇ、４３３Ｂで求められる差分絶対値ＳＡＤＲ（ｈｉ，ｖｉ）（ｈａ、ｖａ）は下式で表される。
【０１１１】
【数９】
0005933275.tif 000010
【０１１２】
式（１７Ｒ）、（１７Ｇ）、（１７Ｂ）において、
ｍｒｃ、ｍｇｃ、ｍｂｃは、それぞれ赤色成分の信号、緑色の成分信号、青色成分の信号の階級番号、
ＭＲＣは赤色の信号の階級番号の最大値（階級の総数）、
ＭＧＣは緑色の信号の階級番号の最大値（階級の総数）、
ＭＢＣは青色の信号の階級番号の最大値（階級の総数）である。
ＦＲａ（ｈｉ，ｖｉ）（ｍｒｃ）は、画像Ｄ１３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域内における、赤色成分の信号の階級ｍｒｃの出現度数、
ＦＧａ（ｈｉ，ｖｉ）（ｍｇｃ）は、画像Ｄ１３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域内における、緑色成分の信号の階級ｍｇｃの出現度数、
ＦＢａ（ｈｉ，ｖｉ）（ｍｂｃ）は、画像Ｄ１３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域内における、青色成分の信号の階級ｍｂｃの出現度数、
ＦＲｂ（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）（ｍｒｃ）は、画像Ｄ１３ｂの位置（ｈｉ＋ｖａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域内における、赤色成分の信号の階級ｍｒｃの出現度数、
ＦＧｂ（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）（ｍｇｃ）は、画像Ｄ１３ｂの位置（ｈｉ＋ｖａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域内における、緑色成分の信号の階級ｍｇｃの出現度数、
ＦＢｂ（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）（ｍｂｃ）は、画像Ｄ１３ｂの位置（ｈｉ＋ｖａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域内における、青色成分の信号の階級ｍｂｃの出現度数である。
ＳＡＤＲ（ｈｉ，ｖｉ）（ｈａ，ｖａ）は、画像Ｄ１３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域と、画像Ｄ１３ｂの位置（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域の、赤色成分のヒストグラムのそれぞれの階級ごとの出現度数の差分の絶対値の和である。
ＳＡＤＧ（ｈｉ，ｖｉ）（ｈａ，ｖａ）は、画像Ｄ１３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域と、画像Ｄ１３ｂの位置（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域の、緑色成分のヒストグラムのそれぞれの階級ごとの出現度数の差分の絶対値の和である。
ＳＡＤＢ（ｈｉ，ｖｉ）（ｈａ，ｖａ）は、画像Ｄ１３ａの位置（ｈｉ，ｖｉ）を中心とする円形領域と、画像Ｄ１３ｂの位置（ｈｉ＋ｈａ，ｖｉ＋ｖａ）を中心とする円形領域の、青色成分のヒストグラムのそれぞれの階級ごとの出現度数の差分の絶対値の和である。
【０１１３】
総合一致度算出部４３５は、赤成分一致度算出部４３３Ｒ、緑成分一致度算出部４３３Ｇ、青成分一致度算出部４３３Ｂで求められた差分絶対値和に基づいて総合一致度を求める。例えば、３つの差分絶対値和を単純加算して、合計を総合差分絶対値和として出力する。
合計を求める演算は下記の式（１８）で表される。
【数１０】
0005933275.tif 000011
【０１１４】
なお、式（１８）で表される単純加算ではなく、重み付け加算を行っても良い。重み付け加算を行う場合の総合差分絶対値和は下記の式（１９）で表される。
【数１１】
0005933275.tif 000012
上の式において、Ｗｒ、Ｗｇ、Ｗｂはそれぞれ、赤色成分、緑色成分、青色成分の差分絶対値和に対する重み付け係数を示す。
【０１１５】
移動量出力部４３４ｂは、上記のようにして総合一致度算出部４３５で算出された総合一致度のうち、最小の値が得られたときのｈａ及びｖａの値を円形領域ＰＡ（ｈｉ，ｖｉ）についての移動量ＭＶ（ｈｉ，ｖｉ）の水平方向成分ＭＶｘ（ｈｉ，ｖｉ）及びＭＶｙ（ｈｉ，ｖｉ）として出力する。移動量出力部４３４ｂの出力は移動量検出部４３ｂの出力となる。
移動量ＭＶ（ｐ，ｑ）は、画像Ｄ１３ａ内のすべての円形領域について、順次求められ、移動量行列生成部４４に送られる。
【０１１６】
移動量行列生成部４４、及び移動量行列修正部４５、及び移動量分離部５の動作は実施の形態１について説明したのと同じである。
【０１１７】
上記の例では、明るさ調整部１２ｂ内において、色信号からの変換により得られる輝度信号を用いて明るさ調整を行っているが、輝度信号を用いる代わりに、いずれか一つの色成分、例えば、緑の色成分の信号を用いても良い。
【０１１８】
図２２の３つの一致度算出部４３３ｒ、４３３ｇ、４３３ｂと、総合一致度算出部４３５の代わりに、図２３に示すように、単一の一致度算出部４３３ｃを設け、この一致度算出部の３つの色成分のヒストグラムの総合的マッチングを行うようにしても良い。この場合、差分絶対値を例えば下式（２０）で求める。
【数１２】
0005933275.tif 000013
【０１１９】
以上のように、実施の形態２では、色成分毎のヒストグラムマッチングを行うので、輝度が同じで、色のみが異なる被写体乃至画像部品が多く含まれる場合にも、移動量を正確に検出することができる。
【０１２０】
実施の形態３．
実施の形態１では、本発明をハードウエアにより実現するものとして説明したが、図１に示される構成の一部又は全部をソフトウエアにより、即ちプログラムされたコンピュータにより実現することも可能である。その場合の画像処理方法を図２４乃至図２７を参照して説明する。
【０１２１】
図２４は、実施の形態３の画像処理方法の実施に用いられる演算装置、即ち、実施の形態３の画像処理装置として用い得るコンピュータシステムを示す。図示のコンピュータシステムは、入力インターフェース１０１、プロセッサ１０２、プログラムメモリ１０３、データメモリ１０４、出力インターフェース１０５およびこれらを接続するバス１０６を含む。
【０１２２】
図２４のコンピュータシステムは、図１の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂを入力とするものであり、プロセッサ１０２は、入力インターフェース１０１を介して入力される画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂに対して、プログラムメモリ１０３に記憶されたプログラムに従って動作する。動作の過程で種々のデータをデータメモリ１０４に記憶させる。処理の結果生成されたデータはインターフェース１０５を介して出力される。
【０１２３】
プログラムメモリ１０３には、本実施の形態による画像処理方法を実行するためのプログラムを記憶しておき、プロセッサ１０２が本実施の形態による画像処理方法によって、入力画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂに対して、明るさ調整、画像の拡大、移動量算出、及び移動量分離の処理を行って、その結果として得られる並進移動量ＧＶ、並びに回転中心位置（ｈｃ，ｖｃ）及び回転角ＡＲを、出力インターフェース１０５を経由して出力する。
【０１２４】
図２５は、図１９の画像処理装置を用いて実施可能な、実施の形態３による画像処理方法における処理の手順を示すフローチャートである。
実施の形態３による画像処理方法は、明るさ調整ステップＳＴ１２、画像拡大ステップＳＴ３、移動量算出ステップＳＴ４、及び移動量分離ステップＳＴ５を含む。
【０１２５】
明るさ調整ステップＳＴ１２では、入力された２枚の画像Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの明るさを揃えるための明るさ調整を行って、調整後の画像Ｄ２ａ、Ｄ２ｂを出力する。ステップＳＴ１２の処理は、図１の明るさ調整部１２における処理と同様である。
画像拡大ステップＳＴ３では、明るさ調整後の画像Ｄ２ａ、Ｄ２ｂの各々に対して拡大処理を施して、拡大画像Ｄ３ａ、Ｄ３ｂを出力する。ステップＳＴ３の処理は、画像拡大部３における処理と同様である。
【０１２６】
移動量算出ステップＳＴ４では、画像Ｄ３ａ（注目画像）内の複数の円形領域の各々について、画像Ｄ３ａから画像Ｄ３ｂへの移動量の水平方向成分及び垂直方向成分を求め、求めた移動量の水平方向成分及び垂直方向成分を、対応する領域の画像内の位置に対応して配置した水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹを生成して出力する。ステップＳＴ４の処理は、図１の移動量算出部４における処理と同様である。
移動量分離ステップＳＴ５では、ステップＳＴ４で生成された水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹに基づいて並進移動量ＧＶの水平方向成分ＧＶｘ及び垂直方向成分ＧＶｙと、回転中心位置（ｈｃ、ｖｃ）及び回転角ＡＲを求める。ステップＳＴ５の処理は図１の移動量分離部５における処理と同様である。
【０１２７】
図２６は、移動量算出のステップＳＴ４の詳細を示すフローチャートである。
注目領域切り出しステップＳＴ４１では、注目画像Ｄ３ａから、水平方向及び垂直方向に所定の間隔で、円形領域を切り出す。ステップＳＴ４１の処理は、図４の注目領域切り出し部４１における処理と同様である。
【０１２８】
参照領域切り出しステップＳＴ４２では、注目画像Ｄ３ａから切り出される各円形領域に対して参照画像Ｄ３ｂ内に設定される検索領域内において複数の円形領域を切り出す。ステップＳＴ４２の処理は、図４の参照領域切り出し部４２における処理と同様である。
【０１２９】
移動量検出ステップＳＴ４３では、注目画像Ｄ３ａの各円形領域（注目円形領域）に対して、参照画像Ｄ３ｂ内のどの位置に最も一致度の高い円形領域が存在するかを調べ、そして最も一致度が高い円形領域の、注目円形領域に対する相対位置を注目円形領域についての移動量として検出する。ステップＳＴ４３の処理は、図４の移動量検出部４３における処理と同様である。
【０１３０】
移動量行列生成ステップＳＴ４４では、移動量検出ステップＳＴ４３で求められた、各円形領域についての移動量ＭＶ（ｐ，ｑ）の水平方向成分及び垂直方向成分を、円形領域ＰＡ（ｐ，ｑ）の画像Ｄ３ａ上での位置（ｐ，ｑ）に応じて配置して２つの移動量行列を生成する。ステップＳＴ４４の処理は、図４の移動量行列生成部４４における処理と同様である。
【０１３１】
移動量行列修正ステップＳＴ４５では、移動量行列生成ステップＳＴ４４で生成された２つの移動量行列の各々を構成する移動量のうち、特異な値を有するもの（他の移動量に対する差が著しく大きいもの）を、誤検出の結果であるとして修正する。ステップＳＴ４５の処理は、図４の移動量行列修正部４５における処理と同様である。
【０１３２】
図２７は、図２６の移動量算出ステップＳＴ４３の詳細を示すフローチャートである。
注目領域ヒストグラム生成ステップＳＴ４３１では、注目領域についての輝度ヒストグラムが生成される。ステップＳＴ４３１の処理は、図４の注目領域ヒストグラム生成部４３１における処理と同様である。
参照領域ヒストグラム生成ステップＳＴ４３２では、参照領域についての輝度ヒストグラムが生成される。ステップＳＴ４３２の処理は、図４の参照領域ヒストグラム生成部４３２における処理と同様である。
【０１３３】
一致度算出ステップＳＴ４３３では、ステップＳＴ４３１、ＳＴ４３２で生成されたヒストグラムの各階級ごとの度数の差分の絶対値の和（ＳＡＤ）を式（２）によって求めることで一致度を算出する。ステップＳＴ４３３の処理は、図４の一致度算出部４３３における処理と同様である。
【０１３４】
移動量出力ステップＳＴ４３４では、ステップＳＴ４３３で算出された差分絶対値和のうち、最小の値が得られたときのｈａ及びｖａの値を円形領域ＰＡ（ｈｉ，ｖｉ）についての移動量ＭＶ（ｈｉ，ｖｉ）の水平方向成分ＭＶｘ（ｈｉ，ｖｉ）及び垂直方向成分ＭＶｙ（ｈｉ，ｖｉ）として出力する。ステップＳＴ４３４の処理は、図４の移動量出力部４３４における処理と同様である。
【０１３５】
図２８は、図２５の移動量分離ステップＳＴ５の詳細を示すフローチャートである。
並進移動量算出ステップＳＴ５１では、移動量算出ステップＳＴ４で求められた水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹに基づいて、画像Ｄ３ａの並進移動量ＧＶを求める。ステップＳＴ５１の処理は、図１０の並進移動量算出部５１における処理と同様である。
【０１３６】
回転移動量算出ステップＳＴ５２では、移動量算出ステップＳＴ４で求められた水平方向移動量行列ＮＶＸ及び垂直方向移動量行列ＮＶＹと、並進移動量算出ステップＳＴ５１で求められた水平方向並進移動量ＧＶｘ及び垂直方向並進移動量ＧＶｙとに基づいて水平方向回転移動量行列ＬＹＸ及び垂直方向回転移動量行列ＬＶＹを生成する。ステップＳＴ５２の処理は、図１０の回転移動量算出部５２における処理と同様である。
【０１３７】
回転中心算出部ＳＴ５３では、回転移動量算出ステップＳＴ５２で求められた水平方向回転移動量行列ＬＶＸ及び垂直方向回転移動量行列ＬＶＹを用いて、回転中心位置（ｈｃ，ｖｃ）を算出する。ステップＳＴ５３の処理は、図１０の回転中心算出部５３における処理と同様である。
【０１３８】
回転角算出ステップＳＴ５４は、回転中心算出ステップＳＴ５３で求められた回転中心の座標値（ｈｃ，ｖｃ）と、回転移動量算出ステップＳＴ５２で求められる水平方向回転移動量行列ＬＶＸ及び垂直方向回転移動量行列ＬＶＹに基づいて、回転角ＡＲを求める。ステップＳＴ５４の処理は、図１０の回転角算出部５４における処理と同様である。
【０１３９】
以上実施の形態１の装置をソフトウェアで実現する場合について説明したが、実施の形態２の装置も、同様にソフトウェアで実現することができる。
【０１４０】
なお、実施の形態１及び２では、本発明を画像処理装置として説明したが、これらの画像処理装置で実施される画像処理方法もまた本発明の一部を成す。
【符号の説明】
【０１４１】
１、１ｂ  画像生成部、  ３、３ｂ  画像拡大部、  ４、４ｂ  画素移動量算出部、  ５  移動量分離部、  １１、１１ｂ  画像取得部、  １２、１２ｂ  明るさ調整部。
【図１】
0005933275.tif 000014
【図２】
0005933275.tif 000015
【図３】
0005933275.tif 000016
【図４】
0005933275.tif 000017
【図５】
0005933275.tif 000018
【図６】
0005933275.tif 000019
【図７】
0005933275.tif 000020
【図８】
0005933275.tif 000021
【図９】
0005933275.tif 000022
【図１０】
0005933275.tif 000023
【図１１】
0005933275.tif 000024
【図１２】
0005933275.tif 000025
【図１３】
0005933275.tif 000026
【図１４】
0005933275.tif 000027
【図１５】
0005933275.tif 000028
【図１６】
0005933275.tif 000029
【図１７】
0005933275.tif 000030
【図１８】
0005933275.tif 000031
【図１９】
0005933275.tif 000032
【図２０】
0005933275.tif 000033
【図２１】
0005933275.tif 000034
【図２２】
0005933275.tif 000035
【図２３】
0005933275.tif 000036
【図２４】
0005933275.tif 000037
【図２５】
0005933275.tif 000038
【図２６】
0005933275.tif 000039
【図２７】
0005933275.tif 000040
【図２８】
0005933275.tif 000041