(57)【要約】【課題】  演算回数を削減しながら、ノイズの影響を受け難くし、かつ、斜めパタ-ンでも高精度に位置探索が行えるようにする。【解決手段】    基準画像と探索画像とを所定の列サイズに分割して、それぞれ基準画像行短冊領域及び探索画像行短冊領域を生成し、探索画像行短冊領域に対する基準画像行短冊領域の行階調値を算出すると共に、基準画像と探索画像とを所定の行サイズに分割して、それぞれ基準画像列短冊領域及び探索画像列短冊領域を生成し、探索画像列短冊領域に対する基準画像列短冊領域の列階調値を算出して、階調値マップを生成する階調値生成ユニットと、階調値マップから所定の演算式に従い、探索画像の中での基準画像の一致度を示す評価値のマップを算出し、該評価値マップにおける最大の評価値を示す位置を、探索画像に対する基準画像の位置として求める評価値取得ユニットと、を備える。【選択図】    図１
2015179412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探索画像から基準画像の位置を探索する画像位置探索装置であって、
前記基準画像と前記探索画像とを所定の列サイズに分割して、それぞれ基準画像行短冊領域及び探索画像行短冊領域を生成し、前記探索画像行短冊領域に対する前記基準画像行短冊領域の行階調値を算出すると共に、前記基準画像と前記探索画像とを所定の行サイズに分割して、それぞれ基準画像列短冊領域及び探索画像列短冊領域を生成し、前記探索画像列短冊領域に対する前記基準画像列短冊領域の列階調値を算出して、階調値マップを生成する階調値生成ユニットと、
前記階調値マップから所定の演算式に従い、前記探索画像の中での前記基準画像の一致度を示す評価値のマップを算出し、該評価値マップにおける最大の評価値を示す位置を、前記探索画像に対する前記基準画像の位置として求める評価値取得ユニットと、を備えることを特徴とする画像位置探索装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像位置探索装置であって、
前記階調値生成ユニットが前記行階調値を算出する際に、前記探索画像行短冊領域より行サイズが小さい前記基準画像行短冊領域を前記探索画像行短冊領域に対して所定量ずつずらしながら各状態での階調値を算出し、該階調値の積算値を前記行階調値とし、前記列階調値を算出する際に、前記探索画像行短冊領域より行サイズが小さい前記基準画像行短冊領域を前記探索画像列短冊領域に対して所定量ずつずらしながら各状態での階調値を算出し、該階調値の積算値を前記列階調値として算出することを特徴とする画像位置探索装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像位置探索装置であって、
前記階調値生成ユニットが各状態での階調値を算出する際に、前記基準画像行短冊領域をずらした結果新たに含まれる新領域の階調値を含まれなくなった旧領域の階調値で置き換え、また前記基準画像列短冊領域をずらした結果新たに含まれる新領域の階調値を含まれなくなった旧領域の階調値で置き換えることを特徴とする画像位置探索装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像位置探索装置であって、
前記探索画像は撮像して得られた撮像画像から切り出して生成されることを特徴とする画像位置探索装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像位置探索装置であって、
前記階調値マップから前記評価値マップを算出する際に用いる演算は、絶対差分合計法、差二乗合計法、正規化相関法、及びこれらの平均値補正法のいずれか１つを用いることを特徴とする画像位置探索装置。
【請求項６】
探索画像から基準画像の位置を探索する画像位置探索方法であって、
階調値生成ユニットに、前記基準画像と前記探索画像とを所定の列サイズに分割して、それぞれ基準画像行短冊領域及び探索画像行短冊領域を生成し、前記探索画像行短冊領域に対する前記基準画像行短冊領域の行階調値を算出すると共に、前記基準画像と前記探索画像とを所定の行サイズに分割して、それぞれ基準画像列短冊領域及び探索画像列短冊領域を生成し、前記探索画像列短冊領域に対する前記基準画像列短冊領域の列階調値を算出して、階調値マップを生成させる階調値生成ステップと、
評価値取得ユニットに、前記階調値マップから所定の演算式に従い、前記探索画像の中での前記基準画像の一致度を示す評価値のマップを算出し、該評価値マップにおける最大の評価値を示す位置を、前記探索画像に対する前記基準画像の位置として求める評価値取得ステップと、を含むことを特徴とする画像位置探索方法。
【請求項７】
請求項６に記載の画像位置探索方法であって、
前記階調値生成ユニットが前記行階調値を算出する際に、前記探索画像行短冊領域より行サイズが小さい前記基準画像行短冊領域を前記探索画像行短冊領域に対して所定量ずつずらしながら各状態での階調値を算出し、該階調値の積算値を前記行階調値とし、前記列階調値を算出する際に、前記探索画像行短冊領域より行サイズが小さい前記基準画像行短冊領域を前記探索画像列短冊領域に対して所定量ずつずらしながら各状態での階調値を算出し、該階調値の積算値を前記列階調値として算出するステップを含むことを特徴とする画像位置探索方法。
【請求項８】
請求項７に記載の画像位置探索方法であって、
前記階調値生成ユニットが各状態での階調値を算出する際に、前記基準画像行短冊領域をずらした結果新たに含まれる新領域の階調値を含まれなくなった旧領域の階調値で置き換え、また前記基準画像列短冊領域をずらした結果新たに含まれる新領域の階調値を含まれなくなった旧領域の階調値で置き換えるステップを含むことを特徴とする画像位置探索方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像位置探索方法であって、
前記探索画像は撮像して得られた撮像画像から切り出して生成するステップを含むことを特徴とする画像位置探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探索対象の画像から基準画像の位置を探索する画像位置探索装置及び画像位置探索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
探索対象の画像(以下、探索画像)の中から指定した画像(以下、基準画像)の位置を探索する処理を行うことがある。この場合、探索画像(又はその一部)と基準画像とを対比させて、そのときの一致度を評価値として求める。そして、評価値の高い位置を基準画像の位置とする。
【０００３】
評価値を求める方法としては、ＳＡＤ(Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ)、ＳＳＤ(Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ)、ＮＣＣ(Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｃｒｏｓｓ-Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ)、ＺＮＣＣ(Ｚｅｒｏ-ｍｅａｎ  Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｃｒｏｓｓ-Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ)等の多くの方法が知られている。各方法は、探索画像内で基準画像を少しずつずらしながら、その一致度を評価値として求める点で共通している(例えば、特許文献１)。
【０００４】
図１４は、探索画像内で基準画像を少しずつずらしながら、その一致度を評価値として求める方法を説明する図である。図１４では、探索画像１００に含まれる被探索対象画像(文字Ａ)１０１と、基準画像１１０に含まれる探索対象画像(文字Ａ)１１１とは、全く同じ又は概ね同じとしている。図１４における矢印は、基準画像１１０をずらす方向を例示している。そして、基準画像１１０をずらしたときの一致度を求め、さらに基準画像１１０を少しずらして一致度を求める処理を繰り返す。この結果、最も一致度が高い位置を探索画像１００に対する基準画像１１０の位置とする。
【０００５】
また、探索画像中から基準画像を高速に探索するために、探索画像の階調値をＸ軸方向やＹ軸方向に投影して、投影後の累積階調値から基準画像の位置を検出する方法が提案されている。図１５は、階調値をＸ軸方向やＹ軸方向に投影した場合の累積階調値の分布を示した図で、(ａ)は探索対象画１０１を含む基準画像１００の累積階調値の分布、(ｂ)は被探索対象１１１を含む探索画像１１０を示す図である。なお、図１５(ｂ)においては、探索対象画１０１と被探索対象１１１とが一致している場合を示している。
【０００６】
このように、Ｘ軸やＹ軸方向に投影した階調値を求めるだけで、累積階調値の分布が求まり、その分布形状の類似性から基準画像１００の位置が探索できるため、高速に画像位置探索処理が行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４-３０７６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開平４-３０７６８２号公報等における方法では、基準画像を探索画像内で少しずつずらしながら評価値を計算することになるため、同一画素が何度も参照されて演算回数が増大し、計算コストがアップする問題がある。
【０００９】
また、評価値を画素単位で算出して累積する方法では、探索画像や基準画像にランダムなノイズが含まれている場合には、このノイズが位置探索の探索精度を低下させる問題がある。
【００１０】
さらに、累積階調値の分布を求める手法では、探索画像や基準画像の対象画像(探索対象画像や被探索対象画像)画が斜めパタ-ンのような場合には、累積階調値の分布形状は殆ど同じ形状になるため、高精度に探索位置を求めることが困難である。図１６は、このような対象画像が斜めパタ-ンの場合の累積階調値の分布を示した図で、(ａ)は基準画像１１０の累積階調値(Ｘ軸方向に投影した際の累積階調値１１２とＹ軸方向に投影した際の累積階調値１１３)の分布図、(ｂ)は対象画像１０１に対象画像１１１を重ねたときの探索画像中の基準画像の累積階調値(Ｘ軸方向に投影した際の累積階調値１０２とＹ軸方向に投影した際の累積階調値１０３)の分布図である。
【００１１】
そこで、本発明の主目的は、演算回数を削減しながら、ノイズの影響を受け難くし、かつ、斜めパタ-ンでも高精度に位置探索が行える画像位置探索装置及び画像位置探索方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、探索画像から基準画像の位置を探索する画像位置探索装置に係る発明は、基準画像と探索画像とを所定の列サイズに分割して、それぞれ基準画像行短冊領域及び探索画像行短冊領域を生成し、探索画像行短冊領域に対する基準画像行短冊領域の行階調値を算出すると共に、基準画像と探索画像とを所定の行サイズに分割して、それぞれ基準画像列短冊領域及び探索画像列短冊領域を生成し、探索画像列短冊領域に対する基準画像列短冊領域の列階調値を算出して、階調値マップを生成する階調値生成ユニットと、階調値マップから所定の演算式に従い、探索画像の中での基準画像の一致度を示す評価値のマップを算出し、該評価値マップにおける最大の評価値を示す位置を、探索画像に対する基準画像の位置として求める評価値取得ユニットと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、探索画像から基準画像の位置を探索する画像位置探索方法に係る発明は、階調値生成ユニットに、基準画像と探索画像とを所定の列サイズに分割して、それぞれ基準画像行短冊領域及び探索画像行短冊領域を生成し、探索画像行短冊領域に対する基準画像行短冊領域の行階調値を算出すると共に、基準画像と探索画像とを所定の行サイズに分割して、それぞれ基準画像列短冊領域及び探索画像列短冊領域を生成し、探索画像列短冊領域に対する基準画像列短冊領域の列階調値を算出して、階調値マップを生成させる階調値生成ステップと、評価値取得ユニットに、階調値マップから所定の演算式に従い、探索画像の中での基準画像の一致度を示す評価値のマップを算出し、該評価値マップにおける最大の評価値を示す位置を、探索画像に対する基準画像の位置として求める評価値取得ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、演算回数を削減しながら、ノイズの影響を受け難くし、かつ、斜めパタ-ンでも高精度に位置探索が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像位置探索装置のブロック図である。
【図２】画像位置探索処理の概要を示す説明図である。
【図３】図３は、各用語の定義に用いる図で、(ａ)は撮像画像に対する探索画像の範囲を示す図、(ｂ)は探索画像を探索画像行短冊領域に分割した際の図、(ｃ)は探索画像を探索画像列短冊領域に分割した際の図、(ｄ)は基準画像を基準画像行短冊領域に分割した際の図、(ｅ)は基準画像を基準画像列短冊領域に分割した際の図である。
【図４】図１に代わる他の構成の画像位置探索装置のブロック図である。
【図５】基準画像の位置の探索処理を示したフロ-チャ-トである。
【図６】基準画像に対する階調値の算出手順を説明する図で、(ａ)は基準画像行階調値、(ｂ)は基準画像列階調値の説明図である。
【図７】探索画像行短冊領域に基準画像行短冊領域を設定して、探索画像行階調値の算出を説明する図である。
【図８】探索画像列短冊領域に基準画像列短冊領域を設定して、探索画像列階調値の算出を説明する図である。
【図９】探索画像階調値をテ-ブル化して示した図で、(ａ)は探索画像行階調値マップ、(ｂ)は探索画像列階調値マップである。
【図１０】階調値行算出領域の探索画像行階調値を算出した後に、実線で示す階調値行算出領域の探索画像行階調値を算出する場合の説明図である。
【図１１】評価値の算出方法を説明する図で、(ａ)は評価値の算出を開始した直後の探索領域内での評価領域の位置、(ｂ)は(ａ)の状態から行方向に１画素ずらした状態での行評価領域の位置、(ｃ)は(ａ)の状態から列方向に１画素ずらした状態での列評価領域の位置、(ｄ)は階調値の算出を終了するときの評価領域の位置を示す図である。
【図１２】評価値をテ-ブル化して例示した図である。
【図１３】階調値の分布を例示した図で、(ａ)は閾値の設定前の分布図、(ｂ)は閾値を設定し、当該閾値以上の値は、当該閾値で置き換えた場合、(ｃ)は閾値を設定し、当該閾値以下の値は、閾値で置き換えた場合、(ｄ)は制限範囲を設定し、この範囲から外れた値は除去した場合の図である。
【図１４】関連技術の説明に適用される、探索画像内で基準画像を少しずつずらしながら、その一致度を評価値として求める方法を説明する図である。
【図１５】関連技術の説明に適用される、階調値をＸ軸方向やＹ軸方向に投影した場合の累積階調値の分布を示した図で、(ａ)は探索対象画像を含む基準画像の累積階調値の分布、(ｂ)は被探索対象を含む探索画像を示す図である。なお、
【図１６】関連技術の説明に適用される、対象画像像が斜めパタ-ンの場合の累積階調値の分布を示した図で、(ａ)は基準画像の累積階調値の分布図、(ｂ)は対象画像像に対象画像像を重ねたときの探索画像中の基準画像の累積階調値の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る画像位置探索装置２のブロック図である。この画像位置探索装置２は、画像取得ユニット１０、階調値生成ユニット２０、評価値取得ユニット３０を主要構成とする。
【００１７】
また、画像取得ユニット１０は、撮像部１１、探索画像指定部１２、基準画像取得部１３を含む。階調値生成ユニット２０は、短冊領域分割部２１、行階調値生成部２２、列階調値生成部２３を含む。評価値取得ユニット３０は、評価値マップ生成部３１、最適評価値選択部３２、最適基準画像位置出力部３３を含む。
【００１８】
画像位置探索装置２は、画像位置探索処理を行う。この画像位置探索処理についての詳細、かつ、正確な説明は後述するが、概略としては以下のように行う。図２は、この画像位置探索処理の概略を示す説明図である。
【００１９】
画像位置探索処理は、撮像画像μの中から探索対象画像ψαを探し、その位置を取得する処理である。このとき前提として撮像画像μに被探索対象画像ψβが含まれるとする。探索対象画像ψαは、ユ-ザが指定した基準画像αに含まれる画像(図２では文字Ａ)である。従って、基準画像αのどの位置に探索対象画像ψαが位置するかは既知であるので、撮像画像μに対する基準画像αの位置が探索できれば、撮像画像μに対する探索対象画像ψαの位置が探索できる。
【００２０】
そこで、探索画像μに対して基準画像αを移動させて、探索対象画像ψαが被探索対象画像ψβと一致する位置を求める(実際には、後述する評価値を算出して位置を決定する)。このとき、撮像画像μのサイズに対して基準画像αのサイズが小さいので、被探索対象画像ψβを含まない領域に対しても探索対象画像ψαと一致しているか否かの照合を行うことが生じる。このような照合処理は、無駄な処理である。
【００２１】
しかしながら、被探索対象画像ψβが撮像画像μのどこに含まれているかは未知なので、本実施形態では、かかる照合処理を効率よく行えるように、撮像画像μを直接照合用の画像とせずに、その一部を探索画像βとして、この探索画像βに対して基準画増αを照合させる。また、探索画像βと基準画像αとの照合においても、効率よく照合処理が行えるように、探索画像β及び基準画像αを所定領域(短冊領域)に分割して、この短冊領域毎に照合処理を行う。
【００２２】
さて、ここで本実施形態において用いる用語を定義する。図３は、各用語の定義に用いる図で、(ａ)は撮像画像μに対する探索画像βの範囲を示す図、(ｂ)は探索画像βを探索画像行短冊領域δβｒに分割した際の図、(ｃ)は探索画像βを探索画像列短冊領域δβｃに分割した際の図、(ｄ)は基準画像αを基準画像行短冊領域δαｒに分割した際の図、(ｅ)は基準画像αを基準画像列短冊領域δαｃに分割した際の図である。なお、図３において、各画像の行方向はＸ軸、列方向はＹ軸とし、画像サイズを画素単位で例示している。しかしながら、各画像のサイズ及び単位は、これに限定されない。
【００２３】
撮像画像[μ]：撮像部１１で取得された画像である
基準画像[α]：サイズが行×列＝ｐ画素×ｑ画素の画像で、探索対象画像を含む
探索画像[β]：サイズが行×列＝ｍ画素×ｎ画素(ｍ≧ｐ、ｎ≧ｑ)の画像で、撮像画像μと同サイズ又はその一部を切り出して得られる画像であり、実際に画像位置探索を行う画像である
探索対象画像[ψα]：基準画像αに含まれるキャラクタ等の探索対象となる画像
被探索対象画像[ψβ]：探索画像βに含まれるキャラクタ等の被探索対象となる画像
短冊領域[δ]：基準画像αと探索画像βとの分割領域の総称
基準画像行短冊領域[δαｒ]：基準画像αを列方向に分割した際の行×列＝ｐ画素×１画素の領域
基準画像列短冊領域[δαｃ]：基準画像αを行方向に分割した際の行×列＝１画素×ｑ画素の領域
探索画像行短冊領域[δβｒ]：探索画像βを列方向に分割した際の行×列＝ｍ画素×１画素の領域
探索画像列短冊領域[δβｃ]：探索画像βを行方向に分割した際の行×列＝１画素×ｎ画素の領域
階調値算出領域[ξ]：階調値の算出を行う際の単位領域
階調値行算出領域[ξｒ]：階調値の算出を行う際の行方向の単位領域
階調値列算出領域[ξｃ]：階調値の算出を行う際の行方向の単位領域
階調値[η]：行階調値(基準画像行階調値、探索画像行階調値)と列階調値(基準画像列階調値、探索画像列階調値)との総称
基準画像行階調値[ηαｒ]：基準画像行短冊領域δαｒにおける階調値
基準画像列階調値[ηαｃ]：基準画像列短冊領域δαｃにおける階調値
探索画像行階調値[ηβｒ]：探索画像行短冊領域δβｒにおける階調値
探索画像列階調値[ηβｃ]：探索画像列短冊領域δβｃにおける階調値
階調値マップ：基準画像階調値マップと探索画像階調値マップとの総称
基準画像階調値マップ：基準画像行階調値ηαｒ、基準画像列階調値ηαｃからなる階調値分布
探索画像階調値マップ：探索画像行階調値ηβｒ、探索画像列階調値ηβｃからなる階調値分布
評価値[Ｇ[ｘ，ｙ]]：ｘ行目、ｙ列目の評価値
【００２４】
なお、図４に示すように、階調値生成ユニット２０を、探索画像βに対する階調値生成処理を行う探索画像階調値生成ユニット２０Ａと、基準画像αに対する階調値生成処理を行う基準画像階調値生成ユニット２０Ｂとに分けた構成も可能である。以下の説明では、図１の構成に従い説明する。
【００２５】
図５は、基準画像の位置の探索処理を示したフロ-チャ-トである。このフロ-チャ-トに従い探索処理を説明する。
【００２６】
ステップＳ１：(画像取得処理)
撮像部１１は、ビデオカメラやスキャナ等の撮像手段を備えて、撮像画像μを取得する(図３(ａ)参照)。なお、既に撮影されて記憶されている撮像画像μを用いて画像位置を探索することも可能であり、この場合には撮像画像μを記憶する記憶手段及び、記憶手段から撮像画像μを読み込むための読込手段等を設けることが好ましい。
【００２７】
また、基準画像取得部１３は、基準画像αを取得する(図３(ｄ)参照)。この基準画像αは、基準画像取得部１３に予め複数登録しておくことが可能である。そして、ユ-ザは探索対象画像ψを含む基準画像αを指定する(図３(ｄ)参照)。また、複数の基準画像αを自動で順次選択して、各基準画像αに対して後述する手順に従い画像位置を決定してもよい。
【００２８】
ステップＳ２：(探索画像取得処理)
探索画像指定部１２は、撮像画像μに対する位置探索を行うための探索範囲(探索画像β)を指定する(図３(ａ)参照)。探索画像βは、撮像画像μと同サイズ又はその一部を切り出して得られた画像である。
【００２９】
ステップＳ３：(短冊領域分割処理)
このようにして取得された探索画像βと基準画像αとは、階調値生成ユニット２０の短冊領域分割部２１に入力する。そして、短冊領域分割部２１は、基準画像α及び探索画像βを短冊領域δに分割する。
【００３０】
これにより、探索画像βは、行×列＝ｍ画素×１画素の領域(探索画像行短冊領域δβｒ)に分割され((図３(ｂ)参照)、また行×列＝１画素×ｎ画素の領域(探索画像列短冊領域δβｃ)に分割される(図３(ｃ)参照)。また、基準画像αは、行×列＝ｐ画素×１画素の領域(基準画像行短冊領域δαｒ)に分割され(図３(ｄ)参照)、行×列＝１画素×ｑ画素の領域(基準画像列短冊領域δαｃ)に分割される(図３(ｅ)参照)。
【００３１】
ステップＳ４：(階調値算出処理)
階調値算出処理は、(１)基準画像αに対する基準画像階調値ηαｒ(ｉ)、基準画像階調値ηαｃ(ｊ)の算出処理と、(２)探索画像βに対する探索画像階調値ηβｒ(ｉ，ｊ)、探索画像階調値ηβｃ(ｉ，ｊ)の算出処理とを含んでいる。
【００３２】
(１)基準画像階調値ηαｒ(ｉ)、基準画像階調値ηαｃ(ｊ)の算出処理
行階調値生成部２２は、基準画像行短冊領域δαｒ及び探索画像行短冊領域δβｒに対して、階調値行算出領域ξｒを設定し、当該階調値行算出領域ξｒに含まれる画素の基準画像行階調値ηαｒ(ｉ)を算出する。同様に列階調値生成部２３は、基準画像列短冊領域δαｃ及び探索画像列短冊領域δβｃに対して、階調値列算出領域ξｃを設定し、当該階調値列算出領域ξｃに含まれる画素の基準画像列階調値ηαｃ(ｊ)を算出する。なお、ηαｒ(ｉ)は、ｉ行目の基準画像行階調値であることを示し、ηαｃ(ｊ)は、ｊ列目の基準画像列階調値であることを示している。但し、ｉは１〜ｐ、ｊは１〜ｑの整数である。
【００３３】
本実施形態においては、階調値行算出領域ξｒは、基準画像行短冊領域δαｒと同じ大きさに設定され、階調値列算出領域ξｃは、基準画像列短冊領域δαｃと同じ大きさに設定されている。基準画像階調値ηαｒ(ｉ)と基準画像階調値ηαｃ(ｊ)との算出は、前後関係は問わない。以下の説明では、行階調値生成部２２での処理が行われた後に、列階調値生成部２３での処理が行われる場合を例に説明するが、列階調値生成部２３での処理が行われた後に、行階調値生成部２２での処理が行われてもよく、同時に行っても良い。
【００３４】
図６は、基準画像αに対する階調値の算出手順を説明する図で、(ａ)は基準画像行階調値ηαｒ(ｉ)、(ｂ)は基準画像列階調値ηαｃ(ｊ)の説明図である。階調値行算出領域ξｒは基準画像行短冊領域δαｒと同じ大きさに設定され、階調値列算出領域ξｃは基準画像列短冊領域δαｃと同じ大きさに設定されている。
【００３５】
ここで、ｉ行目の階調値行算出領域ξｒを考える。基準画像αのサイズはｐ画素×ｑ画素であるので、階調値行算出領域ξｒにはｐ個の画素が含まれている。そこで、ｐ個の各画素の階調値を算出し、それらの合計値を、当該ｉ行目の基準画像行階調値ηαｒ(ｉ)とする(図６(ａ)参照)。同様に、ｊ列目の階調値列算出領域ξｒを考えると、この階調値行算出領域ξｒにはｑ個の画素が含まれている。そこで、ｑ個の各画素の階調値を算出し、それらの合計値を、当該ｊ行目の基準画像列階調値ηαｃ(ｊ)とする。
【００３６】
なお、基準画像行階調値ηαｒと基準画像列階調値ηαｃとは、画像位置探索処理が開始されたとき、１度だけ行われる。
【００３７】
(２)  探索画像階調値ηβｒ(ｉ，ｊ)、探索画像階調値ηβｃ(ｉ，ｊ)の算出処理
図７(ａ)〜(ｃ)は、探索画像行短冊領域δβｒに基準画像行短冊領域δαｒを設定して、探索画像行階調値ηβｒ(ｉ，ｊ)の算出を説明する図である。また、図８(ａ)〜(ｃ)は、探索画像列短冊領域δβｃに基準画像列短冊領域δαｃを設定して、探索画像列階調値ηβｃ(ｉ，ｊ)の算出を説明する図である。
【００３８】
探索画像階調値は基準画像階調値と同様の手順で算出される。しかし、探索画像のサイズ(行×列＝ｐ画素×ｑ画素)と階調値算出領域のサイズ(行×列＝ｍ画素×ｎ画素)で一致せず、かつ、ｍ≧ｐ、ｎ≧ｑの関係があるため、階調値行算出領域ξｒや階調値列算出領域ξｃを設定したとき、余白領域Ｈが発生する。
【００３９】
そこで、例えば、図７(ａ)において、１行目の階調値を算出する際には、探索画像行短冊領域δβｒの１列目の画素に階調値行算出領域ξｒの１列目の画素を合わせる。そして、行階調値生成部２２は、この階調値行算出領域ξｒに含まれる各画素の階調値を算出して、その合計値を探索画像行階調値ηβｒ(１，１)とする。同様にして、２行目〜ｎ行目については、探索画像行階調値ηβｒ(１，２)〜探索画像行階調値ηβｒ(１，ｍ-ｐ+１)が得られる。
【００４０】
次に、探索画像行短冊領域δβｒの２列目の画素に階調値行算出領域ξｒの１列目の画素を合わせた図７(ｂ)に示す状態に設定する。そして、この階調値算出領域ξｒに含まれる各画素の階調値を算出して、その合計値を探索画像行階調値ηβｒ(２、２)とする。同様にして、２行目〜ｎ行目については、探索画像行階調値ηβｒ(２，２)〜探索画像行階調値ηβｒ(２，ｍ-ｐ+１)が得られる。
【００４１】
このようにして、探索画像行短冊領域δβｒ内で階調値算出領域ξｒを所定量ずつずらしながら階調値を算出して、図７(ｃ)の状態まで進み、探索画像行階調値ηβｒ(１，ｍ-ｐ+１)〜探索画像行階調値ηβｒ(ｎ，ｍ-ｐ+１)を得る。同様にして、探索画像列階調値も図８(ａ)の状態から図８(ｃ)の状態まで、階調値算出領域ξｃを所定量ずつずらして探索画像列階調値ηβｃ(１，１)〜探索画像行階調値ηβｃ(ｍ，ｎ-ｑ+１)を得る。
【００４２】
図９は、この様にして得られた探索画像階調値をテ-ブル化して示した図で、(ａ)は探索画像行階調値マップ、(ｂ)は探索画像列階調値マップである。
【００４３】
なお、上記説明では、基準画像行短冊領域δαｒや基準画像列短冊領域δαｃを所定量ずつずらす際のずらし量は、１画素の場合を例としたが、これに限定するものではない。
【００４４】
ところで、上記説明では、階調値行算出領域ξｒや階調値行算出領域ξｃを所定量ずつずらして、当該領域の階調値を求める際に、その都度階調値行算出領域ξｒや階調値行算出領域ξｃに含まれる画素の全てについて階調値を求め、合計する場合について説明した。しかし、このようなこの様な方法に限定されない。
【００４５】
例えば、階調値行算出領域ξｒや階調値行算出領域ξｃを所定量ずつずらしたときに、ずらす前後で重なっている画素(以下、重領域)が存在する。そして、重領域以外の領域であっても、ずらした結果除かれる領域(以下、旧領域と記載する)の階調値は既に求まっているので、ずらした結果新たに含まれる領域(以下、新領域と記載する)の階調値を求めるだけでよい。このことを、図１０を参照して説明する。
【００４６】
図１０は、点線で示す階調値行算出領域ξｒの探索画像行階調値ηｒ(ｉ，ｊ)を算出した後、実線で示す階調値行算出領域ξｒの探索画像行階調値ηβｒ(ｉ，ｊ+１)を算出する場合を例示している。この場合、符号Ｆａが示す画素が旧領域、符号Ｆｂで示す画素が新領域、符号Ｆｃで示す画素領域が重領域になる。
【００４７】
そこで、画素Ｆｂの階調値を先に求め、探索画像行階調値ηβｒ(ｉ，ｊ+１)の階調値を、探索画像行階調値ηβｒ(ｉ，ｊ+１)＝探索画像行階調値ηβｒ(ｉ，ｊ)-(画素Ｆａの階調値)+(画素Ｆｂの階調値)として求める。これにより、演算回数が少なくなり、探索画像階調値ηβは高速、かつ、安価(計算コストが安価)に求めることができるようになる。
【００４８】
ステップＳ５：(評価値マップ作成処理)
次に、評価値取得ユニット３０は、基準画像階調値マップ及び探索画像階調値マップから評価値マップを生成する。即ち、評価値マップ生成部３１は、図１１(ａ)〜(ｅ)に示すように、探索画像β内に設定した基準画像αと同じサイズの評価領域εを所定量ずつずらしながら、各状態での評価値を後述する演算式に従い算出する。以下、評価領域εを行方向にずらしたときのｉ行目の評価値を行評価値Ｇｒ(ｘ＝ｉ，ｙ)とし、列方向にずらしたときのｊ列目の評価値を列評価値Ｇｃ(ｘ，ｙ＝ｊ)とする。
【００４９】
なお、図１１(ａ)は評価値の算出を開始した直後の探索領域内での評価領域εの位置(Ｘ＝１，ｙ＝１)、(ｂ)は(ａ)の状態から行方向に１画素ずらした状態での行評価領域εの位置(ｘ＝２，ｙ＝１)、(ｃ)は(ａ)の状態から列方向に１画素ずらした状態での列評価領域εの位置(ｘ＝１，ｙ＝２)、(ｄ)は階調値の算出を終了するときの評価領域εの位置(ｘ＝ｍ-ｐ+１，ｙ＝ｎ-ｑ+１)を示している。
【００５０】
ｘ行目の行評価値Ｇｒ(ｘ，ｙ)は式１、ｙ列目列評価値Ｇｃ(ｘ，ｙ)は式２により算出される。この算出方法は差分値の絶対値を合計する方法(絶対差分合計法)である。
Ｇｒ(ｘ，ｙ)＝Σ｜ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)-ηαｒ(ｊ)｜    …(式１)
但し、Σは、ｊについて１〜ｑまで合計する。
Ｇｃ(ｘ，ｙ)＝Σ｜ηβｃ(ｘ+ｉ-１，ｙ)-ηαｃ(ｉ)｜    …(式２)
但し、Σは、ｉについて１〜ｐまで合計する。
【００５１】
そこで、ｘ行目、ｙ列目の評価値Ｇ(ｘ，ｙ)を式３で定義する。
Ｇ(ｘ，ｙ)＝Ｇｒ(ｘ，ｙ)+Ｇｃ(ｘ，ｙ)  …(式３)
【００５２】
図１２は、この評価値Ｇ(ｘ，ｙ)をテ-ブル化して例示した図である。以下、評価値Ｇ(ｘ，ｙ)を評価値マップと記載する。
【００５３】
このように、評価値Ｇ(ｘ，ｙ)をＸ軸とＹ軸とに関連付けしたので、例えば、探索対象画像ψαや被探索対象画像ψβが斜めパタ-ンのような場合でも評価値に違いが出やすい。即ち、関連技術による方法では、Ｘ軸に投影された階調分布とＹ軸に投影された階調分布とは独立しているので、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれ最適な位置で画像位置が決まってしまう。
【００５４】
これに対し、本実施形態に係る方法では、Ｘ軸とＹ軸とに投影された階調分布が関連づけされているので、斜めパタ-ンのような場合でも評価値に違いが明確となり、画像位置が正確に求めることができる。
【００５５】
また、階調値行算出領域や階調値列算出領域を単位として行階調値や列階調値を算出するため、ＳＡＤ、ＳＳＤ、ＮＣＣ、ＺＮＣＣ等の方法と比較して、非常に高速に探索画像βから基準画像αの位置を探索することが可能になる。従って、計算コストが少なくて済む。
【００５６】
加えて、ＳＡＤ、ＳＳＤ、ＮＣＣ、ＺＮＣＣ等の方法では、評価値を求める際に画素単位で評価値を算出して蓄積する処理を行うため、ランダムノイズの影響も蓄積される。しかし、本実施形態に係る方法では、短冊領域における階調値を合計して評価値を求めるので、階調値を合計する際にランダムノイズの影響がキャンセルされる。従って、ランダムノイズによる影響を抑制することが可能になる。
【００５７】
ステップＳ６：(評価値選択処理)
次に、最適評価値選択部３２は、評価値マップから値が最も大きい値の評価値(以下、最適評価値と記載する)を選択する。即ち、最も値の大きいＧ評価値Ｇ(ｘ，ｙ)を選択する。
【００５８】
ステップＳ７：(位置探索完了判断処理)
この評価値Ｇ(ｘ，ｙ)が選択されたことは、探索画像βの被探索対象画像ψβに対して基準画像αの探索対象画像ψαが最も一致する位置(ｘ，ｙ)が求まったことを意味する。しかし、これは撮像画像μから切り出した探索画像βに対しての最適評価値であり、撮像画像μに対しての最適評価値とは限らない。そこで、撮像画像μを切り尽くすように探索画像βを順次切り出して、これまで述べた処理を繰り返す。
【００５９】
無論、被探索対象画像ψβが含まれない撮像画像μの領域を探索画像βとすることは、無駄な処理を行うことになる。この様な場合には、予め最適評価値であるか否かの基準値を設定しておき、この基準値より大きい値の評価値が得られた場合には、その評価値を最適評価値と決定することも可能である。
【００６０】
また、少なくともある程度の大きさの評価値が得られたと言うことは、現在探索している探索画像の近くの領域に被探索対象画像ψβが含まれる確率が高いので、当該探索画像の周辺の領域を新たな探索画像として、上述した処理を繰り返しても良い。
【００６１】
ステップＳ８：  (画像位置決定処理)
この様にして得られた最適評価値が示す位置を画像探索位置として決定し、処理を終了する。
【００６２】
以上説明したように、Ｘ軸とＹ軸を関連付けし、２次元の評価値マップから最適な位置を求めるため、探索対象画像が斜めパタ-ンのような場合でも評価値に違いが出やすく、正確な画像位置を決定することができる。
【００６３】
＜他の実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態１〜３を説明する。この実施形態は、先に説明した実施形態の該当要素を置き換えることにより、同様の作用効果が得られる。
【００６４】
(他の実施形態１)
先の実施形態では、絶対値差分合計方法による行評価値Ｇｒ(ｘ，ｙ)を式１で、列評価値Ｇｃ(ｘ，ｙ)を式２で算出した。
【００６５】
しかし、この式に限定するものではなく、例えば式４〜式９に示すような式であっても良い。なお、式４〜式９は、行評価値Ｇｒ(ｘ，ｙ)を算出する表式であるが、列評価値Ｇｃ(ｘ，ｙ)も同様に記載することが可能である。
【００６６】
Ｇｒ(ｘ，ｙ)＝Σ[ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)-ηαｒ(ｊ)]２  …(式４)
但し、Σは、ｊについて１〜ｑまで合計する。式４は、絶対差分合計ではなく差二乗合計法である。
【００６７】
Ｇｒ(ｘ，ｙ)＝Σ[ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)*ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]/
[Σηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]*[Σηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]  …(式５)
但し、Σは、ｊについて１〜ｑまで合計する。式５は、正規化相関法である。なお、この正規化相関法を使用した場合の評価値は、値が１に近いほど良い結果となる。
【００６８】
Ｇｒ(ｘ，ｙ)＝Σ｜[ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)-ａｖｅ＿ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]-
[ηαｒ(ｘ，ｊ)-ａｖｅ＿ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]｜    …(式６)
但し、Σは、ｊについて１〜ｑまで合計する。
なお、ａｖｅ＿ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)、ａｖｅ＿ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)は、それぞれηβα(ｘ，ｙ+ｊ-１)、ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)の平均値である。式６は、平均値補正法(平均値補正した絶対値差分合計法)による方法である。この方法は、探索画像βや基準画像αの明るさが変動した場合でも安定して評価値が算出できる特徴がある。
【００６９】
Ｇｒ(ｘ，ｙ)＝Σ｛[ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)-ａｖｅ＿ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１))]-
[ηαｒ(ｘ，ｊ)-ａｖｅ＿ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１))]｝２    …(式７)
但し、Σは、ｊについて１〜ｑまで合計する。式７は、平均値補正法(平均値補正した差二乗合計法)である。
【００７０】
Ｇｒ(ｘ，ｙ)＝Σ｛[ηβｒ  (ｘ，ｙ+ｊ-１)-ａｖｅ＿ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]*
[ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)-ａｖｅ＿ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]｝/
｛Σ[ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)-ａｖｅ＿ηβｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]*
Σ[ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)-ａｖｅ＿ηαｒ(ｘ，ｙ+ｊ-１)]｝    …(式８)
但し、Σは、ｊについて１〜ｑまで合計する。式８は、平均値補正法(平均値補正した正規化相関法)である。
【００７１】
これらの式を用いても先に述べた同様に基準画像αの画像位置が、小さい演算負荷で、精度良く求めることが可能になる。
【００７２】
(他の実施形態２)
ところで、これまで説明した探索画像階調値は、各画素の階調値をそのまま用いて算出した。しかし、探索画像βに大きなノイズが含まれている場合には、階調値を階調値行算出領域や階調値列算出領域毎に算出しても、評価値に大きな影響を与える恐れがある。また、探索画像βや基準画像αにシェ-ディングがあった場合に、このシェ-ディングが評価値に影響する恐れがある。
【００７３】
この様な場合には、予め上限値、下限値の閾値や制限範囲を設定し、これらにより算出された階調値の足切り(閾値設定)を行うことで、大きなノイズによる影響やシェ-ディングによる影響を抑制することが可能になる。
【００７４】
図１３は、階調値の分布を例示した図で、(ａ)は閾値Ｖｔの設定前の分布図、(ｂ)は閾値Ｖｔを設定し、当該閾値Ｖｔ以上の値は、当該閾値Ｖｔで置き換えた場合、(ｃ)は閾値Ｖｔを設定し、当該閾値Ｖｔ以下の値は、閾値Ｖｔで置き換えた場合、(ｄ)は制限範囲(閾値Ｖｔ＿ａ＞閾値Ｖｔ＿ｂ)を設定し、この範囲から外れた値は除去した場合を示している。
【００７５】
このように、階調値に対して足きりを行うことによりノイズ等の影響を抑制した、高精度な画像位置が探索できるようになる。
【００７６】
(他の実施形態３)
また、上記説明では、基準画像αの位置は、画素単位で求めたが、画素をサブ画素に分割して、サブ画素単位で求めるならば、位置探索精度が向上する。サブ画素に分割する際の分割数は、位置探索精度と演算負荷との兼ね合いで設定する。
【００７７】
さらに、画素単位で行う場合でも、画素単位で行階調値、列階調値を求めた後に、行階調値をサブ行階調値に、列階調値をサブ列階調値に分割することも可能である。即ち、Ｎ個(Ｎは、２以上の整数)の画素における階調値の平均値をサブ画素の階調値としてもよい。このとき、サブ画素を決め方として、双一次補間、双三次補間、ＤＣＴ、ラグランジュ補間等の様々な方法が適用できる。
【符号の説明】
【００７８】
２    画像位置探索装置
１０    画像取得ユニット
１１    撮像部
１２    探索画像指定部
１３    基準画像取得部
２０    階調値生成ユニット
２１    短冊領域分割部
２２    行階調値生成部
２３    列階調値生成部
３０    評価値取得ユニット
３１    評価値マップ生成部
３２    最適評価値選択部
３３    最適基準画像位置出力部
【図１】
2015179412.tif 000003
【図２】
2015179412.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015179412.tif 000006
【図５】
2015179412.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015179412.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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