(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を識別する情報である画像識別子を構成する各次元に関連付けられる、画像中の、2つの部分領域から領域特徴量を当該次元毎に算出する算出手段と、
次元毎に算出される前記領域特徴量の差分値の絶対値が所定値より小さいことを示す値を含む複数の値のうちの一つに当該差分値を、前記画像識別子の各次元の値として量子化する量子化手段と、
前記所定値を、次元毎に算出される前記領域特徴量の差分値の絶対値が昇順にソートされた順列の下位から所定の割合の位置にある値から決定する決定手段とを備え、
ある次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンは、他の少なくとも１つの次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンと相違し、また、少なくとも１つの次元に関連付けられる２つの部分領域の一部が重複する、画像識別子抽出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像識別子抽出装置であって、
前記量子化手段は、前記差分値を、前記複数の値にそれぞれほぼ均等の割合に量子化する、画像識別子抽出装置。
【請求項３】
画像を識別する情報である画像識別子を構成する各次元に関連付けられる、画像中の、2つの部分領域から領域特徴量を当該次元毎に算出し、
次元毎に算出される前記領域特徴量の差分値の絶対値が所定値より小さいことを示す値を含む複数の値のうちの一つに当該差分値を、前記画像識別子の各次元の値として量子化し、
前記量子化では、前記所定値を、次元毎に算出される前記領域特徴量の差分値の絶対値が昇順にソートされた順列の下位から所定の割合の位置にある値から決定し、
ある次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンは、他の少なくとも１つの次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンと相違し、また、少なくとも１つの次元に関連付けられる２つの部分領域の一部が重複する、画像識別子抽出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の画像識別子抽出方法であって、
前記量子化では、前記差分値を、前記複数の値にそれぞれほぼ均等の割合に量子化する、画像識別子抽出方法。
【請求項５】
コンピュータを、
画像を識別する情報である画像識別子を構成する各次元に関連付けられる、画像中の、2つの部分領域から領域特徴量を当該次元毎に算出する算出手段と、
次元毎に算出される前記領域特徴量の差分値の絶対値が所定値より小さいことを示す値を含む複数の値のうちの一つに当該差分値を、前記画像識別子の各次元の値として量子化する量子化手段と、
前記所定値を、次元毎に算出される前記領域特徴量の差分値の絶対値が昇順にソートされた順列の下位から所定の割合の位置にある値から決定する決定手段として機能させるためのプログラムであって、
ある次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンは、他の少なくとも１つの次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンと相違し、また、少なくとも１つの次元に関連付けられる２つの部分領域の一部が重複する、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を識別する（同一性を判定する）ための特徴量である画像識別子を抽出するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像識別子は、画像を識別する（同一性を判定する）ための画像特徴量である。ある画像から抽出した画像識別子と、別の画像から抽出した画像識別子とを比較し、その比較結果から、２つの画像が同一である度合いを示す同一性尺度（一般的には、類似度または距離という）を算出することができる。また、算出した同一性尺度をある閾値と比較することにより、２つの画像が同一であるか否かを判定することができる。ここで「２つの画像が同一」とは、画像信号（画像を構成する画素の画素値）のレベルで２つの画像が同一である場合だけに限らず、画像の圧縮形式（フォーマット）の変換、画像のサイズ・アスペクト比の変換、画像の色調の調整、画像への各種フィルタ処理（鮮鋭化、平滑化など）、画像への局所的な加工（テロップ重畳、切抜きなど）、画像の再キャプチャリング、などの各種改変処理によって、一方の画像が他方の画像の複製された画像である場合も含む。画像識別子を用いれば、例えば、画像、または画像の集合体である動画像の複製を検知できるため、画像または動画像の違法コピー検知システムなどに応用することができる。
【０００３】
画像識別子の一例が、特許文献１に記載されている。図１８は、特許文献１に記載されている画像識別子の抽出方法を示す図である。この画像識別子は、複数の次元（図１８では１６次元）の特徴ベクトルである。画像２４０内のあらかじめ定められた位置の３２個の長方形領域２４４（図１８ではそのうち１６個の長方形領域が描かれている）からそれぞれ平均輝度値を算出し、対となる長方形領域の間（図１８では対となる長方形領域を点線２４８で結んでいる）で平均輝度値の差を算出し、１６次元の差ベクトル２５０を求める。差ベクトル２５０に対してベクトル変換により合成ベクトルを生成し、合成ベクトルの各次元を量子化して得られた１６次元の量子化インデックスベクトルを画像識別子とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平８−５００４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の次元の特徴ベクトルで構成される画像識別子は、次元間の相関が小さいほど、特徴ベクトルが持つ情報量が大きい（冗長性が小さい）ので、異なる画像を識別できる度合いである識別能力が高くなる。反対に、特徴ベクトルの次元間の相関が大きいと、特徴ベクトルが持つ情報量が小さい（冗長性が大きい）ので、識別能力が低くなる。ここで次元間の相関とは、次元の特徴量の生起の類似性の度合いであり、数学的には、例えば、各次元の特徴量の生起を確率変数とした場合の、確率変数間の相関係数や、相互情報量として算出できる値である。このため、複数の次元の特徴ベクトルで構成される画像識別子は、次元間の相関が小さくなるように設計されていることが望ましい。
【０００６】
画像信号（画像を構成する画素の画素値）は、画像の局所領域間において相関がある。一般的に、局所領域間の距離が近いほど、相関は大きくなる。特に、例えば、ある特定の画像パターンが繰り返し出現する（特にそれが規則正しい周期で出現する場合に）画像（例えば格子状に配置されたビルの窓の画像など、図１９（Ａ）を参照）や、ある特定のテクスチャで構成されている画像（図１９（Ｂ）を参照）などは、画像の局所領域間の相関が大きくなる。
【０００７】
[第１の問題点]
特許文献１に記載されているような、画像の複数の局所領域から抽出した特徴量から成る特徴ベクトルで構成されている画像識別子は、画像の局所領域間の相関が大きい画像に対して、各次元において特徴量を抽出する局所領域の形状が同一であるため（特許文献１の例では同一の形状の長方形領域）、抽出される特徴量の次元間の相関が大きくなる。そのため、画像識別子（特徴ベクトル）の識別能力が低くなる、という第１の問題点がある。ここで形状が同一とは、領域の大きさや角度（傾き或いは姿勢）も含めて同一であるということである。
【０００８】
例えば、ある特定の画像パターンが繰り返し出現する画像（図１９（Ａ）参照）や、ある特定のテクスチャで構成されている画像（図１９（Ｂ）参照）などに対しては、特許文献１で記載されているような画像識別子は、識別能力が低くなる。
【０００９】
[第２の問題点]
特許文献１に記載されている画像識別子の第２の問題点は、特徴量（特徴ベクトル）を算出するための各次元の領域の形状（大きさ、角度も含めて）が同一の長方形であるため、長方形の辺の長さと同じ、あるいは、その整数分の１の周期を持つ周波数成分を検知できないという、周波数上の盲点が存在するということである。その理由は、この特定の周波数の信号成分を領域内で平均をとると、信号成分の大小によらず0となってしまい、その周波数成分の信号を全く検知できなくなるためである。より具体的には、長方形の辺の長さと同じ周期を持つ周波数をf0とすると，周波数nf0(n=1,2,3,…)の成分が検知できなくなる。このため、直流成分とこの周波数成分に信号が集中している画像に対しては、画素値の平均値は直流成分と同じになってしまい、領域間で値の差がなくなる結果、領域間の平均画素値の差として抽出される特徴量は全て0になってしまい、識別できなくなる（識別能力が著しく低下する）。実際には、周波数nf0(n=1,2,3,…)の成分のみではなく、その近傍の一定の周波数領域に対しては同様に検知困難となるため、上記特定周波数に信号成分が集中していなくても、その周波数帯の信号成分が使えないことにより、識別能力が低下する。この問題を軽減するには、周波数f0の値を大きくし、上記検知困難な周波数帯に陥る信号電力を下げることが考えられる。しかしながら、周波数f0の値を大きくすることは、領域の大きさを小さくすることを意味し、特徴量の頑健性（各種改変処理やノイズに対して特徴量が変化しない度合い）の低下につながる。例えば、領域が小さくなることで、多少の位置ずれに対しても、特徴量の値が大きく変化することになり、特徴量の頑健性が下がる。このように、同一の長方形領域を用いる場合には、識別能力をあげた上で頑健性を確保することが極めて難しい。
【００１０】
［発明の目的］
本発明の目的は、画像の局所領域間の相関が大きい画像や特定の周波数に信号が集中している画像から抽出される画像識別子は異なる画像を識別できる度合いである識別能力が低下する、という課題を解決する画像識別子抽出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかる画像識別子抽出装置は、画像を識別する情報である画像識別子を構成する各次元に関連付けられる、画像中の、２つの部分領域から領域特徴量を当該次元毎に算出する算出手段と、次元毎に算出される上記領域特徴量の差分値が所定値より小さいことを示す値を含む複数の値のうちの一つに当該差分値を、上記画像識別子の各次元の値として量子化する量子化手段とを備え、ある次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンは、他の少なくとも１つの次元に関連付けられる２つの部分領域のパターンと相違する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像識別子の、異なる画像を識別できる度合いである識別能力を高くすることができる。特に、画像の局所領域間の相関が大きい画像に対して、この効果は顕著である。
【００１３】
また本発明によれば、特定の周波数に信号が集中している画像に対しても、識別能力が低下しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図２】次元別抽出情報が示す次元ごとの抽出領域の対の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における比較手段の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における比較手段の別の例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態の要部ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態のブロック図である。
【図９】次元ごとの領域特徴量算出方法の例を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施の形態のブロック図である。
【図１２】次元ごとの比較・量子化方法の例を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４−ａ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｂ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｃ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｄ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｅ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｆ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｇ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｈ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｉ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１４−ｊ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別抽出領域情報を示す図である。
【図１５−ａ】本発明の第５の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１５−ｂ】本発明の第５の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１５−ｃ】本発明の第５の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１５−ｄ】本発明の第５の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１５−ｅ】本発明の第５の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１６−ａ】本発明の第６の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１６−ｂ】本発明の第６の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１６−ｃ】本発明の第６の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１６−ｄ】本発明の第６の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１６−ｅ】本発明の第６の実施の形態で使用する次元別領域特徴量算出方法情報を示す図である。
【図１７−ａ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別比較・量子化方法情報を示す図である。
【図１７−ｂ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別比較・量子化方法情報を示す図である。
【図１７−ｃ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別比較・量子化方法情報を示す図である。
【図１７−ｄ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別比較・量子化方法情報を示す図である。
【図１７−ｅ】本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態で使用する次元別比較・量子化方法情報を示す図である。
【図１８】特許文献１に記載されている画像識別子の抽出方法を示す図である。
【図１９】局所領域間の相関が大きくなる画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１の実施の形態]
[第１の実施の形態の構成]
次に、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る画像識別子抽出装置は、入力された画像に対して、複数の次元から成る特徴ベクトル（より具体的には量子化インデックスベクトル）を画像識別子として出力するシステムであり、次元決定手段１と、抽出領域取得手段２と、領域特徴量算出手段３と、比較手段４と、から構成されている。
【００１７】
次元決定手段１は、次に抽出する特徴ベクトルの次元を決定し、抽出領域取得手段２へ供給する。次元決定手段１は、順次、抽出する特徴ベクトルの次元を供給し、抽出領域取得手段２以降の構成要素は、供給された次元に対応する特徴量を抽出する。例えば、特徴ベクトルがＮ次元から構成される場合、次元決定手段１は第１次元から第Ｎ次元までを順に抽出領域取得手段２へ供給してもよい。最終的に特徴ベクトルの全ての次元が供給されれば、供給する次元の順番は任意でよい。複数の次元が並列に供給されてもよい。
【００１８】
抽出領域取得手段２には、次元決定手段１からの次元とは別に、入力として次元別抽出領域情報が供給される。
【００１９】
次元別抽出領域情報は、あらかじめ規定された、特徴ベクトルの次元ごとに対応付けられた、その次元の特徴量を抽出するための第１の抽出領域と第２の抽出領域の対を示す情報である。第１および第２の抽出領域は必須条件として、以下の特徴を有する。
【００２０】
［第１および第２の抽出領域の必須条件］
第１および第２の抽出領域の必須条件は、次元間で抽出領域対の相対的な位置が異なることに加えて、次元間で抽出領域対の形状の組み合わせが異なることである。
【００２１】
上記必須条件を満たす、次元別抽出情報が示す次元ごとの抽出領域の対の例を図２に示す。図１８に示した画像識別子の抽出領域とは異なり、次元間の抽出領域の対の形状の組み合わせが異なる。ここで異なる形状とは、角度の異なる合同な形状や（例えば、図２の第１次元の第２の抽出領域と、第７次元の第１の抽出領域）、大きさの異なる相似な形状（例えば、図２の第１次元の第２の抽出領域と、第９次元の第２の抽出領域）も含む。なお、特徴ベクトルの全次元の中に、抽出領域の対の形状の組み合わせの異なる次元のペアが、少なくとも１つ存在することが最低条件である。抽出領域の対の形状（の組み合わせ）が相互に異なる次元が多いほど、望ましい。これは、抽出領域の対の形状（の組み合わせ）が相互に異なる次元が多いほど、特徴ベクトルのより多くの次元間で相関が小さくなり、識別能力が高くなるからである。例えば、特徴ベクトルの全ての次元間で、抽出領域の対の形状（の組み合わせ）が相互に異なっていてもよい。
【００２２】
ある次元における第１の抽出領域と、第２の抽出領域とは、図２の第９次元のように、同じ形状である必要はなく、図２の他の次元のように、形状が異なっていてもよい。各次元での第１の抽出領域と第２の抽出領域の形状が異なっていると、第１の抽出領域と第２の抽出領域から抽出される特徴量の相関が小さくなり、識別能力が高くなるため、望ましい。また、第１の抽出領域と第２の抽出領域が同時に同じ周波数に関して周波数的な盲点となる可能性が低くなるため、識別能力が高くなる。
【００２３】
各々の抽出領域の形状は任意である。例えば、図２の第６次元の第２の抽出領域のような、任意の複雑な形状であっても構わない。画像の複数の画素で構成されるものであれば、例えば、図２の第７次元や第１０次元のように、線分や曲線であっても構わない。また例えば、第８次元の第１の抽出領域、第１１次元の第１と第２の抽出領域、第１２次元の第１の抽出領域のように、抽出領域が、連続しない複数の小領域から構成されるものであってもよい。このように、任意の複雑な形状の抽出領域を含むことによって、そこから抽出される特徴量の次元間の相関を小さくすることができ、識別能力を高くすることができる。
【００２４】
また、例えば、図２の第５次元のように、第１の抽出領域と第２の抽出領域の一部が重複していてもよい。また抽出領域対のいずれか一方が、もう一方の中に内包されていてもよい。このように、抽出領域の対に重複を許容することにより、より多くの抽出領域対のパターン（相対的位置・距離）を取れるため、次元間の相関を小さくすることができるパターンを増やすことができ、識別能力をより高くする可能性が増える。
【００２５】
また、図１８に示した画像識別子の抽出領域とは異なり、図２に示した各次元のように、次元間で抽出領域が一部重複していてもよい。図１８に示した画像識別子の抽出領域のように、次元間で抽出領域を排他的に取ると、取れる抽出領域対のパターンが限られてしまう。図２に示したように、次元間での抽出領域に重複を許容することにより、より多くの抽出領域対のパターンを取れるため、次元間の相関を小さくすることができるパターンを増やすことができ、識別能力をより高くする可能性が増える。ただし、次元間での抽出領域の重複が多すぎると、次元間の相関が大きくなってしまい、識別能力が低くなるため、望ましくない。
【００２６】
また、全ての次元の抽出領域を統合した場合に、画像内で特徴量が抽出されない領域が小さくなるような（すなわち、画像のほぼ全画面をカバーする）抽出領域の取り方であることが望ましい。これは、図１８のように、画像内で特徴量が抽出されない領域が多く含まれていると、画像信号（画像を構成する画素の画素値）に含まれる多くの情報を使用しないことになり、識別能力が高くならないためである。全ての次元の抽出領域を統合した場合に、画像内で特徴量が抽出されない領域が小さくなるような（すなわち、画像のほぼ全画面をカバーする）抽出領域の取り方であることにより、画像信号に含まれるより多くの情報を特徴量に反映できるため、識別能力を高くすることができる。また、全ての次元の抽出領域を統合した場合に、抽出領域に偏りがなく、画像全体から満遍なく取得されていることが望ましい。ただし、ある特定の領域にテロップ重畳などの局所的な加工が施される確率が高い場合は、その領域を避けて抽出領域が取得されていることが望ましい。また、画像の縁などの周辺領域には画像の特徴部分が一般的に存在しないことが多いため、周辺領域を避けて抽出領域が取得されていることが望ましい。
【００２７】
その他、抽出領域の大きさ、相対的位置（距離、方向）が一定の分布（例えば一様分布）に従うことが望ましい。その理由は、相対的位置（距離、方向）が一様分布に従うことによって、距離や方向に対して偏りがなく、特定の距離や方向に集中することがないため、より多くの多様性がとれるためである。また、相対的位置が近いほど、その領域間の相関が大きくなるため、それを打ち消すために、相対的位置が近いものほどより形状の差が大きいほうが望ましい。
【００２８】
次元別抽出領域情報は、次元ごとの第１の抽出領域と第２の抽出領域とが一意に特定できる情報であれば、どのような形式の情報であっても構わない。また抽出領域は、如何なるサイズやアスペクト比の画像に対しても、常に同じ領域である必要があるため、次元別抽出領域情報は、如何なるサイズやアスペクト比の画像に対しても、同じ抽出領域を取得できる形式の情報である必要がある。例えば、次元別抽出領域情報は、ある規定のサイズとアスペクト比の画像（例えば、横幅３２０画素×縦幅２４０画素の画像）に対して、その抽出領域の位置・形状を記述したものであってもよい。この場合、ある任意のサイズとアスペクト比で入力された画像に対しては、まず画像をその規定のサイズとアスペクト比にリサイズしてから、次元別抽出領域情報に記述されている抽出領域の位置・形状に従って、抽出領域を特定すればよい。あるいは逆に、入力された画像の任意のサイズとアスペクト比の画像に合わせて、次元別抽出領域情報に記述されている抽出領域の位置・形状を変換して、抽出領域を特定してもよい。
【００２９】
次元別抽出領域情報に含まれる各々の抽出領域を示す情報は、例えば、ある規定のサイズとアスペクト比の画像（例えば、横幅３２０画素×縦幅２４０画素の画像）に対して、抽出領域を構成する全ての画素の座標値の集合を記述した情報であってもよい。また次元別抽出領域情報に含まれる各々の抽出領域を示す情報は、例えば、ある規定のサイズとアスペクト比の画像に対して、抽出領域の位置・形状をパラメータ記述した情報であってもよい。例えば抽出領域の形が四角形である場合は、四角形の四隅の座標値を記述した情報であってもよい。また例えば抽出領域の形が円である場合は、円の中心の座標値と半径の値としてもよい。
【００３０】
また、擬似乱数の種（シード）を次元別抽出領域情報として、抽出領域取得手段２の内部でその種からスタートして擬似乱数を発生させて、乱数に従って異なる形状の抽出領域を生成していく（例えば乱数に従って四角形の四隅を決定していくなど）、という方法も採用することができる。具体的には、例えば以下の手順で、次元別抽出領域を取得することができる。
（1）擬似乱数の種（シード）が次元別抽出領域情報として供給される。
（2）次元ｎ＝１とする。
（3）擬似乱数を発生させ、次元ｎの第１の抽出領域の四角形の四隅を決定する。
（4）擬似乱数を発生させ、次元ｎの第２の抽出領域の四角形の四隅を決定する。
（5）次元ｎ＝ｎ＋１として、（3）へ戻る。
【００３１】
乱数に基づいて抽出領域を決定しているので、生成される抽出領域は次元毎に異なる形状になる。また、擬似乱数のシードが同じであれば、毎回（どの画像に対しても）同じ乱数列が発生されるため、異なる画像に対しても同じ抽出領域が再現される。
【００３２】
抽出領域取得手段２は、入力として供給される次元別抽出領域情報から、次元決定手段１から供給される次元に対応する第１の抽出領域と第２の抽出領域を示す情報を取得し、抽出領域代表値算出手段３へ供給する。
【００３３】
領域特徴量算出手段３には、抽出領域取得手段２からの入力（第１の抽出領域と第２の抽出領域を示す情報）とは別に、入力として、画像識別子の抽出対象となる画像が供給される。領域特徴量算出手段３は、第１の領域特徴量算出手段３１と第２の領域特徴量算出手段３２とを有する。領域特徴量算出手段３は、第１の領域特徴量算出手段３１を用いて、入力として供給される画像から、次元ごとに、抽出領域取得手段２から供給される第１の抽出領域を示す情報に基づき、第１の抽出領域の特徴量を第１の領域特徴量として算出し、比較手段４へ供給する。また、領域特徴量算出手段３は、第２の領域特徴量算出手段３２を用いて、入力として供給される画像から、次元ごとに、抽出領域取得手段２から供給される第２の抽出領域を示す情報に基づき、第２の抽出領域の特徴量を第２の領域特徴量として算出し、比較手段４へ供給する。
【００３４】
なお、第１の抽出領域と第２の抽出領域を示す情報に基づいて、入力される画像に対するそれぞれの抽出領域を特定するためには、必要に応じて領域特徴量算出手段３は、次元別抽出領域情報の規定のサイズとアスペクト比に画像をリサイズする。
【００３５】
領域特徴量算出手段３は、それぞれの抽出領域に含まれる画素群の画素値を用いて、それぞれの抽出領域の領域特徴量を算出する。ここで画素値とは、画像の各画素が持つ信号の値であり、スカラー量またはベクトル量である。例えば、画像が輝度画像の場合は、画素値は輝度値（スカラー量）である。また例えば、画像がカラー画像の場合は、画素値は色成分を表すベクトル量である。例えばカラー画像がＲＧＢ画像である場合は、画素値はＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の３次元のベクトル量である。また例えばカラー画像がＹＣｂＣｒ画像である場合は、画素値はＹ成分、Ｃｂ成分、Ｃｒ成分の３次元のベクトル量である。
【００３６】
抽出領域の領域特徴量を算出する方法は、その次元の抽出領域（第１の抽出領域と第２の抽出領域）における算出方法が一定である（どの入力画像に対しても同じ算出方法である）限りは、任意の方法でよい。
【００３７】
また、算出する領域特徴量は、スカラー量でもよいし、ベクトル量であってもよい。例えば、画素値が輝度値などのスカラー量である場合、領域特徴量を、その抽出領域に含まれる画素値の、平均値、メディアン値、最頻値、最大値、最小値、などと算出してもよい（いずれもスカラー量である）。また例えば、抽出領域に含まれる画素値をソートし、分布（ソートされた順列）の上位または下位から規定の割合の位置にある画素値を、領域特徴量として算出してもよい（これもスカラー量である）。より具体的に、規定の割合として、百分率でＰ％とした場合（例えばＰ＝２５％）を例に挙げて説明する。抽出領域に含まれる計Ｎ個の画素の画素値（輝度値）を昇順にソートし、昇順にソートされた画素値（輝度値）の集合をＹ(ｉ)＝｛Ｙ(０)、Ｙ(１)、Ｙ(２)、…、Ｙ(Ｎ−１)｝と表す。ここで、昇順にソートされた順列の下位からＰ％の位置にある画素値は、例えば、Ｙ(ｆｌｏｏｒ(Ｎ×Ｐ／１００))となり、この値を抽出領域の領域特徴量として算出する。なお、ｆｌｏｏｒ(）は、小数点以下の切り捨てを行う関数である。ここで、抽出領域に含まれる画素の輝度値に対して、この式（Ｙ（ｆｌｏｏｒ（Ｎ×Ｐ／１００）））を適用して算出された領域特徴量を、「パーセンタイル輝度値特徴量」と呼ぶことにする。
【００３８】
また例えば、画素値が色成分などのベクトル量の場合は、まずそれらを任意の方法でスカラー量に変換してから、上述した方法によって領域特徴量を算出してもよい。例えば、画素値がＲＧＢ成分の３次元のベクトル量である場合は、まずそれらをスカラー量である輝度値に変換してから、上述した方法によって領域特徴量を算出してもよい。また画素値がベクトル量の場合は、例えば、その抽出領域に含まれる画素値の平均ベクトルを領域特徴量としてもよい。
【００３９】
また例えば、抽出領域に対してエッジ検出や、テンプレートマッチングなどの任意の演算（微分演算、フィルタ演算）を行い、その演算結果を領域特徴量としてもよい。例えば、エッジの方向（勾配の方向）を表す２次元のベクトル量であってもよい。また例えば、あるテンプレートとの類似度などを表すスカラー量であってもよい。
【００４０】
また例えば、抽出領域に含まれる色分布や、エッジの方向分布、エッジの強度分布を表すヒストグラムを、領域特徴量として算出してもよい（いずれもベクトル量である）。
【００４１】
また例えば、国際標準規格ＩＳＯ／ＩＥＣ  １５９３８−３に規定されている各種特徴量、すなわち、Ｄｏｍｉｎａｎｔ  Ｃｏｌｏｒ、Ｃｏｌｏｒ  Ｌａｙｏｕｔ、Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｃｏｌｏｒ、Ｃｏｌｏｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、Ｅｄｇｅ  Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ、Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｔｅｘｔｕｒｅ、Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｂｒｏｗｓｉｎｇ、Ｒｅｇｉｏｎ  Ｓｈａｐｅ、Ｃｏｎｔｏｕｒ  Ｓｈａｐｅ、Ｓｈａｐｅ  ３Ｄ、Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｍｏｔｉｏｎ、Ｍｏｔｉｏｎ  Ａｃｔｉｖｉｔｙなどであってもよい。
【００４２】
比較手段４は、次元ごとに、領域特徴量算出手段３から供給される第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とを比較し、比較した結果を量子化して得られた量子化インデックスを出力する。比較手段４が、次元ごとに、量子化インデックスを出力することで、最終的に、複数の次元の量子化インデックスから成る量子化インデックスベクトルが出力されることになる。
【００４３】
比較手段４が、第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とを比較して、量子化する方法は、任意である。また、１つの次元当たりの量子化インデックスの数も任意である。
【００４４】
比較手段４は、例えば、領域特徴量がスカラー量である場合（例えば輝度値の平均値）、その大小を比較して第１の領域特徴量のほうが大きい場合は量子化インデックスを＋１、それ以外の場合は量子化インデックスを−１とする、のようにして＋１と−１の２値の量子化インデックスに量子化してもよい。ここで、次元ｎの第１の領域特徴量をＶｎ１、第２の領域特徴量をＶｎ２とすると、次元ｎの量子化インデックスＱｎは、次式で算出することができる。
【００４５】
［式１］
Ｑｎ＝＋１    （Ｖｎ１＞Ｖｎ２  の場合）
−１    （Ｖｎ１≦Ｖｎ２  の場合）
【００４６】
ここで、比較手段４が、上述の式１に基づいた比較・量子化を行う場合における、比較手段４のより詳細な構成図を図３に示す。
【００４７】
図３を参照すると、比較手段４は、大小比較手段４１と、量子化手段４２と、から構成されている。
【００４８】
大小比較手段４１は、第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とが供給されると、第１の領域特徴量の値と第２の領域特徴量の値との大小を比較し、その比較結果を量子化手段４２へ供給する。すなわち、大小比較手段４１は、Ｖｎ１とＶｎ２の大小を比較し、比較結果が、Ｖｎ１＞Ｖｎ２であるか、Ｖｎ１≦Ｖｎ２であるか、のいずれであるかを示す情報を、大小比較結果として量子化手段４２へ供給する。
【００４９】
量子化手段４２は、大小比較手段４１から供給される大小比較結果に基づいて、式１に従って量子化を行い、量子化インデックスを出力する。すなわち量子化手段４２は、比較結果がＶｎ１＞Ｖｎ２であることを示す情報が供給される場合は、量子化インデックスを＋１、比較結果がＶｎ１≦Ｖｎ２であることを示す情報が供給される場合は、量子化インデックスを−１、として量子化インデックスを出力する。
【００５０】
なお、この式１に基づいた比較・量子化方法を比較・量子化方法Ａと呼ぶことにする。
【００５１】
また、比較手段４は、例えば、領域特徴量がスカラー量である場合（例えば輝度値の平均値）、差分値の絶対値がある規定の閾値以下の場合は、第１の領域特徴量と第２の領域特徴量との差がないものをみなし、差がないことを示す量子化インデックス０とし、それ以外の場合は、その大小を比較して第１の領域特徴量のほうが大きい場合は量子化インデックスを＋１、それ以外の場合は量子化インデックスを−１とする、のようにして＋１、０、−１の３値の量子化インデックスに量子化してもよい。ここで、次元ｎの第１の領域特徴量をＶｎ１、第２の領域特徴量をＶｎ２とし、規定の閾値をｔｈとすると、次元ｎの量子化インデックスＱｎは、次式で算出することができる。
【００５２】
［式２］
Ｑｎ＝＋１    （｜Ｖｎ１−Ｖｎ２｜＞ｔｈ  かつ  Ｖｎ１＞Ｖｎ２  の場合）
０      （｜Ｖｎ１−Ｖｎ２｜≦ｔｈ  の場合）
−１    （｜Ｖｎ１−Ｖｎ２｜＞ｔｈ  かつ  Ｖｎ１≦Ｖｎ２  の場合）
【００５３】
ここで、比較手段４が、上述の式２に基づいた比較・量子化を行う場合における、比較手段４のより詳細な構成図を図４に示す。
【００５４】
図４を参照すると、比較手段４は、差分値算出手段４３と、量子化手段４４と、から構成されている。量子化手段４４には、あらかじめ規定された、量子化の境界を表す情報（量子化境界情報）である閾値が、入力として供給される。
【００５５】
差分値算出手段４３は、第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とが供給されると、第１の領域特徴量の値と第２の領域特徴量の値との差分値を算出し、算出した差分値を量子化手段４４へ供給する。すなわち、差分値算出手段４３は、Ｖｎ１−Ｖｎ２を算出し、その値を量子化手段４４へ供給する。
【００５６】
量子化手段４４は、差分値算出手段４３から供給される差分値と、入力として供給されるあらかじめ規定された量子化の境界を表す情報（量子化境界情報）である閾値とに基づいて、式２に従って量子化を行い、量子化インデックスを出力する。すなわち量子化手段４２は、差分値算出手段４１から供給されるＶｎ１−Ｖｎ２の値と、入力として供給される閾値ｔｈとに基づいて、｜Ｖｎ１−Ｖｎ２｜＞ｔｈ  かつ  Ｖｎ１−Ｖｎ２＞０  の場合は量子化インデックスを＋１、｜Ｖｎ１−Ｖｎ２｜＞ｔｈ  かつ  Ｖｎ１−Ｖｎ２≦０  の場合は量子化インデックスを−１、｜Ｖｎ１−Ｖｎ２｜≦ｔｈ  の場合は量子化インデックスを０、として量子化インデックスを出力する。
【００５７】
なお、この式２に基づいた比較・量子化方法を比較・量子化方法Ｂと呼ぶことにする。
【００５８】
また、ここでは差分値に基づいて３値に量子化しているが、差分値の大きさに応じて、より多数（のレベルの）の量子化インデックスに量子化してもよい。この場合も、比較手段４は、図４に示した構成をとり、量子化手段４４には、あらかじめ規定された、各レベルの量子化の境界を表す情報（量子化境界情報）として複数の閾値が、入力として供給される。なお、この差分値と、入力として供給される複数の閾値とに基づいて、４レベル以上の複数のレベルの量子化インデックスに量子化する比較・量子化方法を比較・量子化方法Ｃと呼ぶことにする。
【００５９】
このように、第１の領域特徴量と第２の領域特徴量との差が小さい（規定の閾値以下の）ときに、差がないものとして、差がないことを表す量子化インデックスを導入することで、式１の方法に比べて、領域特徴量の差が小さい抽出領域の対の次元の特徴量（量子化インデックス）をより安定に、すなわち各種改変処理やノイズに対してより頑健に、することができる。そのため、局所領域間の特徴の差が全体的に少ない、全体的に変化の少ない平坦な画像（例えば青空の画像）に対しても安定した、すなわち各種改変処理やノイズに対しても頑健な、画像識別子（量子化インデックスベクトル）を出力することができる。
【００６０】
また、比較手段４は、例えば、領域特徴量がベクトル量である場合は、ベクトル量をまずそれらを任意の方法でスカラー量に変換してから、上述した方法によって量子化を行ってもよい（この比較・量子化方法を比較・量子化方法Ｄと呼ぶことにする）。また例えば、第１の抽出領域のベクトルから第２の抽出領域のベクトルとの差分である差分ベクトルを算出し、差分ベクトルをベクトル量子化して量子化インデックスを算出してもよい。この場合は、例えば、あらかじめ規定された量子化インデックスごとの代表ベクトル（重心ベクトルなど）が供給され、それら代表ベクトルと差分ベクトルとの類似度が最も大きく（距離が最も小さく）なる量子化インデックスに分類してもよい（この比較・量子化方法を比較・量子化方法Ｅと呼ぶことにする）。また、上述の式２によるスカラー量の量子化と同様に、差分ベクトルのノルムがある規定の閾値以下の場合は、第１の領域特徴量と第２の領域特徴量との差がないものをみなし、差がないことを示す量子化インデックス０として、差がないことを表す量子化インデックスを導入してもよい。
【００６１】
なお、本発明で出力される量子化インデックスベクトルを照合する際（ある画像から抽出した量子化インデックスベクトルと、別の画像から抽出した量子化インデックスベクトルとを比較して、それらの画像が同一であるか否かを判定する際）は、量子化インデックスが一致する次元数（類似度）、あるいは量子化インデックスが非一致である次元数（ハミング距離）を同一性尺度として算出し、算出された同一性尺度をある閾値と比較して、画像の同一性の判定を行うことができる。また、比較手段４において、量子化インデックスが式２に基づいて算出された場合は、以下のように同一性尺度（類似度）を算出することができる。まず、２つの画像の量子化インデックスベクトルを対応する次元どうしで比較して、「共に量子化インデックスが０」ではない次元の数を算出する（この値をＡとする）。次に、「共に量子化インデックスが０」ではない次元において、量子化インデックスが一致する次元の数を算出する（この値をＢとする）。そして、類似度をＢ／Ａとして算出する。ここでＡ＝０の場合（すなわち、全ての次元が共に量子化インデックスが０となる場合）は、類似度を規定の数値（例えば０．５）とする。
【００６２】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図５のフローチャートを参照して、第１の実施の形態における画像識別子抽出装置の動作を説明する。図５のフローチャートでは、特徴ベクトルの次元（の番号）をｎで表し、次元は１からＮまでの合計Ｎ次元あるものとする。
【００６３】
まず、次元決定手段１は、抽出する特徴ベクトルの最初の次元として、次元１を決定し（ｎ＝１）、抽出領域取得手段２へ供給する（ステップＡ１）。
【００６４】
次に、抽出領域取得手段２は、入力として供給される次元別抽出領域情報から、次元ｎの第１の抽出領域と第２の抽出領域とを示す情報を取得し、領域特徴量算出手段３へ供給する（ステップＡ２）。
【００６５】
次に、領域特徴量算出手段３は、入力として供給される画像から、次元ｎの第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とを算出し、比較手段４へ供給する（ステップＡ３）。
【００６６】
次に、比較手段４は、次元ｎの第１の領域特徴量と第２の領域特徴量とを比較し、比較した結果を量子化して、量子化インデックスを出力する（ステップＡ４）。
【００６７】
次に、全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了したか否かを判定（すなわちｎ＜Ｎが真であるか偽であるかを判定）する（ステップＡ５）。全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了した場合（すなわちｎ＜Ｎが偽である場合）は処理を終了する。全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了していない場合（すなわちｎ＜Ｎが真である場合）は、ステップＡ６へ移行する。ステップＡ６では、次元決定手段１が、抽出する特徴ベクトルの次元として、次の次元を決定し（ｎ＝ｎ＋１）、抽出領域取得手段２へ供給する。そして、再度ステップＡ２へ移行する。
【００６８】
なお、ここでは、次元１から次元Ｎまで順番に抽出処理を行っているが、順番はこれに限らず任意でよい。またこの処理手順に限らず、複数の次元に対する抽出処理を並列に行うようにしてもよい。
【００６９】
[第１の実施の形態の効果]
次に、本発明の第１の実施の形態の効果について説明する。
【００７０】
第１の効果は、複数の次元から成る特徴ベクトルで構成される画像識別子の、異なる画像を識別できる度合いである識別能力を高くすることができることである。特に、画像の局所領域間の相関が大きい画像に対して、この効果は顕著である。
【００７１】
その理由は、次元間で特徴量を抽出する領域の形状が異なる（領域の形状に多様性がある）ことにより、次元間の相関を小さくできるからである。
【００７２】
第２の効果は、特定の周波数に信号が集中している画像に対しても、識別能力が低下することがないことである。
【００７３】
その理由は、次元間で特徴量を抽出する領域の形状が異なる（領域の形状に多様性がある）ことにより、ある特定の周波数に信号が集中している画像に対しても、同時に全ての（多くの）抽出領域の対（次元）の間で特徴量の差が無くなり識別能力が低下するようなことが発生しにくくなるからである。
【００７４】
[第２の実施の形態]
[第２の実施の形態の構成]
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７５】
本発明の第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態における比較手段４が、図６に詳細を示す比較手段４Ａに置き換わる点において、異なる。比較手段４Ａ以外に関しては、第１の実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７６】
図６を参照すると、比較手段４Ａは、差分値算出手段４３と、量子化境界決定手段４５と、量子化手段４４と、から構成されている。
【００７７】
差分値算出手段４３は、次元ごとに、領域特徴量算出手段３から供給される第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量との差分値を算出し、量子化境界決定手段４５と、量子化手段４４とへ供給する。
【００７８】
差分値は、領域特徴量がスカラー量の場合（例えば輝度値の平均値）は、例えば、第１の領域特徴量から第２の領域特徴量を（あるいはその逆）減算して得られたスカラー量である。また、領域特徴量がベクトル量の場合は、例えば、それぞれのベクトルを任意の方法でスカラー量に変換してから、スカラー量の差分値を求めてもよい。また、領域特徴量がベクトル量の場合は、第１の領域特徴量と第２の領域特徴量との差分ベクトルを、差分値（ベクトル量）としてもよい。
【００７９】
量子化境界決定手段４５は、差分値算出手段４３から供給される特徴ベクトルの全ての次元の差分値が供給されると、全ての次元の差分値の分布に基づいて、量子化の境界を決定し、決定した量子化境界の情報を量子化手段４４へ供給する。ここで全ての次元の差分値の分布とは、差分値（あるいは差分ベクトル）に対する生起の頻度（確率）である。
【００８０】
また量子化の境界を決定するとは、差分値を量子化する際に、漏れなく、かつ排他的に量子化インデックスに割り当てるためのパラメータを決定する、ということである。差分値がスカラー量である場合は、例えば、各量子化インデックス（量子化レベル）に対する値域（すなわち閾値）を決定し、その値域（閾値）を量子化境界の情報として量子化手段４３へ供給する。また差分値がベクトル量である場合は、例えばベクトル量子化を行うためのパラメータ、例えば、各量子化インデックスの代表ベクトル（重心ベクトルなど）を決定し、それを量子化境界の情報として量子化手段４４へ供給する。
【００８１】
量子化境界決定手段４５は、差分値がスカラー量の場合であって、Ｍ値の量子化を行う場合（Ｍ＝２、３、…など）に、全ての次元の差分値の分布に基づいて、それぞれの量子化インデックスの全次元に対する割合が均等になるように、量子化の値域（閾値）を決定してもよい。
【００８２】
例えば、前記式１の変形として、定数αを用いて、Ｖｎ１＋α＞Ｖｎ２の場合は量子化インデックス＋１、Ｖｎ１＋α≦Ｖｎの場合は量子化インデックス−１とする２値の量子化（Ｍ＝２）の場合に、量子化インデックスの＋１と−１の割合が均等になるように、差分値の分布の中央の点（左右の分布の積分値が等しくなる点）を量子化の閾値αとして決定してもよい。また差分値がベクトル量である場合も同様に、Ｍ値の量子化を行う場合に、全ての次元の差分ベクトルの分布に基づいて、それぞれの量子化インデックスの全次元に対する割合が均等になるように、各量子化インデックスに割り当てられるベクトル空間の領域を決定したり、ベクトル量子化を行う際の各量子化インデックスの代表ベクトル（重心ベクトルなど）を決定してもよい。このように、どの画像に対しても、全次元に対する量子化インデックスの割合を均等にすることで（すなわち、量子化インデックスの偏りを無くす）、エントロピーを高くすることができるため、識別能力を高くすることができる。
【００８３】
なお、量子化境界決定手段４５が、量子化インデックスの全次元に対する割合が均等になるように量子化の境界を決定し、それに基づいて量子化手段４４が量子化を行う比較・量子化方法を、比較・量子化方法Ｆと呼ぶことにする。
【００８４】
また例えば、量子化境界決定手段４５は、差分値がスカラー量の場合であって、上述の式２による３値の量子化を行う場合に（量子化インデックスが＋１、０、−１）、差分がないことを示す量子化インデックス０に量子化する際の閾値ｔｈ（この閾値以下の場合に量子化インデックスを０とする）を、全ての次元の差分値の分布に基づいて決定し、決定した閾値ｔｈを量子化手段４４へ供給してもよい（第１の実施の形態の図４の比較手段４では、この閾値ｔｈはあらかじめ規定されているものである）。例えば、全ての次元の差分値の絶対値を算出し、算出した差分値の絶対値をソートして、その上位または下位から、ある規定の割合（なおこの規定の割合は、例えば、入力として供給されるとする）の点を閾値ｔｈとしてもよい（この比較・量子化方法を比較・量子化方法Ｇと呼ぶことにする）。またここで規定の割合ではなく、＋１、０、−１の量子化インデックスの割合が均等に近づくように、閾値ｔｈを決定してもよい（この比較・量子化方法を比較・量子化方法Ｈと呼ぶことにする）。比較・量子化方法Ｈは、式２に従った場合の、比較・量子化方法Ｆの具体例に相当する。
【００８５】
比較・量子化方法Ｇのより具体的な方法を、規定の割合として、百分率でＰ％とした場合（例えばＰ＝２５％）を例に挙げて説明する。全ての次元（次元数＝Ｎとする）の差分値の絶対値を、昇順にソートし、昇順にソートされた差分値の絶対値の集合をＤ(ｉ)＝｛Ｄ(０)、Ｄ(１)、Ｄ(２)、…、Ｄ(Ｎ−１)｝と表す。ここで、昇順にソートされた順列の下位からＰ％の位置にある値は、例えば、Ｄ(ｆｌｏｏｒ(Ｎ×Ｐ／１００))となり、閾値ｔｈ＝Ｄ(ｆｌｏｏｒ(Ｎ×Ｐ／１００))となる。なお、ｆｌｏｏｒ(）は、小数点以下の切り捨てを行う関数である。
【００８６】
本実施の形態における方法は、第１の実施の形態における、比較手段４が図４の構成をとる場合と対比することができる。第１の実施の形態における図４の構成では、あらかじめ規定された閾値ｔｈが入力として供給されるのに対して、第２の実施の形態における上述の方法は、量子化境界決定手段４５において、全ての次元の差分値の分布に基づいて、画像に対して適応的に閾値ｔｈが算出される。このように第１の実施の形態では閾値ｔｈが固定化されており、第２の実施の形態では閾値ｔｈが画像に適応的に算出される。画像に適応的に閾値ｔｈが算出されることで、閾値ｔｈが固定化されている場合と比較して、特徴ベクトルの次元の値が、特定の量子化インデックスに偏る（特定の量子化インデックスの出現確率が高い）ことを抑えることができるため（特に起伏の少ない画像に対してなど）、識別能力を高くすることができる。例えば、第１の実施の形態における固定化された閾値ｔｈを用いた場合、起伏の少ない画像は、特徴ベクトルの大多数の次元（または全ての次元）が量子化インデックス０になってしまうのに対して、第２の実施の形態における適応的な閾値ｔｈを用いると、起伏の少ない画像に対しては閾値ｔｈが小さい値に自動的に調整されるため、特徴ベクトルの大多数の次元が量子化インデックス０になるような事態が発生しない。
【００８７】
量子化手段４４は、次元ごとに、差分値算出手段４３から供給される次元ごとの差分値と、量子化境界決定手段４５から供給される量子化境界の情報とに基づいて、量子化を行い、量子化インデックスを出力する。
【００８８】
なお、量子化手段４４は、量子化境界決定手段４５が出力した量子化境界の情報を無視した量子化を行っては意味がなくなるため、量子化境界決定手段４５で量子化境界を決定した際に想定していた量子化方法に従う必要がある。
【００８９】
[第２の実施の形態の動作]
次に、図７のフローチャートを参照して、第２の実施の形態における画像識別子抽出装置の動作を説明する。図７のフローチャートでは、特徴ベクトルの次元（の番号）をｎで表し、次元は１からＮまでの合計Ｎ次元あるものとする。
【００９０】
まず、次元決定手段１は、抽出する特徴ベクトルの最初の次元として、次元１を決定し（ｎ＝１）、抽出領域取得手段２へ供給する（ステップＢ１）。
【００９１】
次に、抽出領域取得手段２は、入力として供給される次元別抽出領域情報から、次元ｎの第１の抽出領域と第２の抽出領域とを示す情報を取得し、抽出領域代表値算出手段３へ供給する（ステップＢ２）。
【００９２】
次に、抽出領域代表値算出手段３は、入力として供給される画像から、次元ｎの第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とを算出し、差分値算出手段４３へ供給する（ステップＢ３）。
【００９３】
次に、差分値算出手段４３は、次元ｎの第１の領域特徴量と第２の領域特徴量との差分値を算出し、量子化境界決定手段４５と、量子化手段４４とへ供給する（ステップＢ４）。
【００９４】
次に、全ての次元に対する差分値の算出までの処理が終了したか否かを判定（すなわちｎ＜Ｎが真であるか偽であるかを判定）する（ステップＢ５）。全ての次元に対する差分値算出までの処理を終了した場合（すなわちｎ＜Ｎが偽である場合）はステップＢ７へ移行する。全ての次元に対する処理が終了していない場合（すなわちｎ＜Ｎが真である場合）は、ステップＢ６へ移行する。ステップＢ６では、次元決定手段１が、抽出する特徴ベクトルの次元として、次の次元を決定し（ｎ＝ｎ＋１）、抽出領域取得手段２へ供給する。そして、再度ステップＢ２へ移行する。
【００９５】
なお、ここでは、次元１から次元Ｎまで順番に抽出処理を行っているが、順番はこれに限らず任意でよい。
【００９６】
次に、量子化境界決定手段４５は、差分値算出手段４３から供給される特徴ベクトルの全ての次元の差分値が供給されると、全ての次元の差分値の分布に基づいて、量子化の境界を決定し、決定した量子化境界の情報を量子化手段４４へ供給する（ステップＢ７）。
【００９７】
次にステップＢ８では、量子化を行う（量子化インデックスを算出する）特徴ベクトルの最初の次元として、次元１をセット（ｎ＝１）する。
【００９８】
次に、量子化手段４４は、次元ｎの差分値と、量子化境界決定手段４５から供給される量子化境界とに基づいて、量子化を行い、量子化インデックスを出力する（ステップＢ９）。
【００９９】
次に、全ての次元に対する量子化インデックスの出力が終了したか否かを判定（すなわちｎ＜Ｎが真であるか偽であるかを判定）する（ステップＢ１０）。全ての次元に対する量子化インデックスの出力を終了した場合（すなわちｎ＜Ｎが偽である場合）は処理を終了する。全ての次元に対する量子化インデックスの出力が終了していない場合（すなわちｎ＜Ｎが真である場合）は、ステップＢ１１へ移行する。ステップＢ１１では、量子化を行う（量子化インデックスを算出する）特徴ベクトルの次元として、次の次元をセットする（ｎ＝ｎ＋１）。そして、再度ステップＢ９へ移行する。
【０１００】
なお、ここでは、次元１から次元Ｎまで順番に量子化処理を行っているが、順番はこれに限らず任意でよい。
【０１０１】
[第２の実施の形態の効果]
第２の実施の形態では、量子化の境界が固定されている第１の実施の形態と比較して、量子化の境界が画像に対して適応的に（動的に）算出される点が異なる。第１の実施の形態のように、量子化の境界が固定化されていると、特定の画像（例えば起伏の少ない平坦な画像など）に対して、特徴ベクトルの次元の値が、特定の量子化インデックスに偏る（特定の量子化インデックスの出現確率が高い）という事態が発生し（エントロピーが低くなる）、これらの画像に対して識別能力が低下するという問題が発生する。一方で第２の実施の形態のように、量子化の境界が画像に対して適応的に（動的に）算出されることにより、どの画像に対しても、特徴ベクトルの次元の値が、特定の量子化インデックスに偏る（特定の量子化インデックスの出現確率が高い）ことを抑えることができるため、識別能力を高くすることができる。
【０１０２】
[第３の実施の形態]
[第３の実施の形態の構成]
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１０３】
図８を参照すると、本発明の第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態の構成に、領域特徴量算出方法取得手段５が追加され、領域特徴量算出手段３が、第１および第２の領域特徴量算出手段３１Ａおよび３２Ａを有する領域特徴量算出手段３Ａに置き換わる点で異なる。なお、それ以外の構成に関しては、第１の実施の形態の構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、ここでは、第１の実施の形態との組み合わせとして説明しているが、第２の実施の形態との組み合わせであってもよい。
【０１０４】
領域特徴量算出方法取得手段５には、次元決定手段１からの次元と、次元別領域特徴量算出方法情報とが供給される。
【０１０５】
次元別領域特徴量算出方法情報は、あらかじめ規定された、特徴ベクトルの次元ごとに対応付けられた、その次元での領域特徴量の算出方法を示す情報であり、次元間で領域特徴量算出方法が異なることが必須条件である。なおここで、領域特徴量算出方法が異なるとは、同一の手順に対して異なるパラメータ（閾値など）を適用する場合も含む。
【０１０６】
ここで領域特徴量算出方法とは、例えば、第１の実施の形態の領域特徴量算出手段３の説明で記述した各種方法、またそれに伴うパラメータなどである。
【０１０７】
なお次元別領域特徴量算出方法情報が示す次元ごとの領域特徴量算出方法は、特徴ベクトルの全次元の中に、領域特徴量算出方法の異なる次元のペアが、少なくとも１つ存在することが最低条件である。領域特徴量算出方法が相互に異なる次元が多いほど、望ましい。これは、領域特徴量算出方法が相互に異なる次元が多いほど、特徴ベクトルのより多くの次元間で相関が小さくなり、識別能力が高くなるからである。例えば、特徴ベクトルの全ての次元間で、領域特徴量算出方法が相互に異なっていてもよい。
【０１０８】
なお、次元ごとの領域特徴量算出方法を示す情報の形式は、領域特徴量を算出する方法が一意に特定される限りは、任意の形式であってよい。
【０１０９】
図９に、次元ごとの領域特徴量算出方法の例を示す。図９に示すように、次元間で領域特徴量算出方法が異なる。また図９に示した例のように、スカラー量とベクトル量の特徴量が混在していてもよい（第１、３、５、６、８、９、１０、１２次元はスカラー量、第２、４、７、１１次元はベクトル量）。
【０１１０】
領域特徴量算出方法取得手段５は、入力として供給される次元別領域特徴量算出方法情報から、次元決定手段１から供給される次元に対応する領域特徴量算出方法を示す情報を取得し、領域特徴量算出手段３Ａへ供給する。
【０１１１】
領域特徴量算出手段３Ａは、入力として供給される画像から、次元ごとに、抽出領域取得手段２から供給される第１の抽出領域と第２の抽出領域とを示す情報に基づき、領域特徴量算出方法取得手段５から供給される領域特徴量算出方法を示す情報に従って、第１の抽出領域の特徴量と、第２の抽出領域の特徴量とを、それぞれ第１の領域特徴量と第２の領域特徴量として算出し、比較手段４へ供給する。
【０１１２】
領域特徴量算出手段３Ａでは、供給される抽出領域を示す情報の次元と、領域特徴量算出方法を示す情報の次元との同期が取れている必要がある。
【０１１３】
[第３の実施の形態の動作]
次に、図１０のフローチャートを参照して、第３の実施の形態における画像識別子抽出装置の動作を説明する。図１０のフローチャートでは、特徴ベクトルの次元（の番号）をｎで表し、次元は１からＮまでの合計Ｎ次元あるものとする。
【０１１４】
まず、次元決定手段１は、抽出する特徴ベクトルの最初の次元として、次元１を決定し（ｎ＝１）、抽出領域取得手段２と領域特徴量算出方法取得手段５とへ供給する（ステップＣ１）。次に、抽出領域取得手段２は、入力として供給される次元別抽出領域情報から、次元ｎの第１の抽出領域と第２の抽出領域とを示す情報を取得し、領域特徴量算出手段３Ａへ供給する（ステップＣ２）。
【０１１５】
次に、領域特徴量算出方法取得手段５は、入力として供給される次元別領域特徴量算出方法情報から、次元ｎに対応する領域特徴量算出方法を示す情報を取得し、領域特徴量算出手段３Ａへ供給する（ステップＣ３）。
【０１１６】
次に、領域特徴量算出手段３Ａは、入力として供給される画像から、次元ｎの第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とを算出し、比較手段４へ供給する（ステップＣ４）。次に、比較手段４は、次元ｎの第１の領域特徴量と第２の領域特徴量とを比較し、比較した結果を量子化して、量子化インデックスを出力する（ステップＣ５）。次に、全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了したか否かを判定する（ステップＣ６）。全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了した場合は処理を終了する。全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了していない場合は、ステップＣ７へ移行する。ステップＣ７では、次元決定手段１が、抽出する特徴ベクトルの次元として、次の次元を決定し（ｎ＝ｎ＋１）、抽出領域取得手段２と領域特徴量算出方法取得手段５とへ供給する。そして、再度ステップＣ２へ移行する。
【０１１７】
なお、ここでは、次元１から次元Ｎまで順番に抽出処理を行っているが、順番はこれに限らず任意でよい。またこの処理手順に限らず、複数の次元に対する抽出処理を並列に行うようにしてもよい。さらに、ステップＣ２とステップＣ３の順序を逆にしてもよい。
【０１１８】
[第３の実施の形態の効果]
第１の実施の形態の効果に加えて、異なる画像を識別できる度合いである識別能力を更に高くすることができる。
【０１１９】
その理由は、次元間で領域特徴量算出方法が異なる（領域特徴量算出方法に多様性がある）ことにより、次元間の相関をより小さくできるからである。
【０１２０】
[第４の実施の形態]
[第４の実施の形態の構成]
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１２１】
図１１を参照すると、本発明の第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態の構成に、比較方法取得手段６が追加され、比較手段４が比較手段４Ｂに置き換わる点で異なる。なお、それ以外の構成に関しては、第１の実施の形態の構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、ここでは、第１の実施の形態との組み合わせとして説明しているが、第２の実施の形態および第３の実施の形態との組み合わせであってもよい。
【０１２２】
比較方法取得手段６には、次元決定手段１からの次元と、次元別比較方法情報とが供給される。
【０１２３】
次元別比較・量子化方法情報は、あらかじめ規定された、特徴ベクトルの次元ごとに対応付けられた、その次元での領域特徴量を比較して量子化を行う方法を示す情報であり、次元間で比較・量子化方法が異なることが必須条件である。なおここで、比較・量子化方法が異なるとは、同一の手順に対して異なるパラメータ（閾値、量子化インデックス数など）を適用する場合も含む。
【０１２４】
ここで比較・量子化方法とは、例えば第１の実施の形態の比較手段４の説明で記述した各種比較・量子化の方法、またそれに伴うパラメータ（閾値、量子化インデックス数など）や、第２の実施の形態の比較手段４Ａの説明で記述した各種比較・量子化の方法、またそれに伴うパラメータ（閾値、量子化インデックス数など）などである。
【０１２５】
なお次元別比較・量子化方法情報が示す次元ごとの比較・量子化方法は、特徴ベクトルの全次元の中に、比較・量子化方法の異なる次元のペアが、少なくとも１つ存在することが最低条件である。比較・量子化方法が相互に異なる次元が多いほど、望ましい。これは、比較・量子化方法が相互に異なる次元が多いほど、特徴ベクトルのより多くの次元間で相関が小さくなり、識別能力が高くなるからである。例えば、特徴ベクトルの全ての次元間で、比較・量子化方法が相互に異なっていてもよい。
【０１２６】
なお、次元ごとの比較・量子化方法を示す情報の形式は、領域特徴量を比較して量子化する方法が一意に特定される限りは、任意の形式であってよい。
【０１２７】
図１２に、次元ごとの比較・量子化方法の例を示す。図１２に示すように、次元間で比較・量子化方法が異なる。また、第３、５、１２次元のように、同じ比較・量子化方法で、異なるパラメータ（閾値ｔｈ）を設定してもよい。なお、図１２に示した、次元ごとの比較・量子化方法の例は、図９に示した、次元ごとの領域特徴量算出方法の例と対応させており、スカラー量の領域特徴量に対してはスカラー量の比較・量子化方法を、ベクトル量の領域特徴量に対してはベクトル量の比較・量子化方法を例として示した。
【０１２８】
比較方法取得手段６は、入力として供給される次元別比較・量子化方法情報から、次元決定手段１から供給される次元に対応する比較・量子化方法を示す情報を取得し、比較手段４Ｂへ供給する。
【０１２９】
比較手段４Ｂは、次元ごとに、領域特徴量算出手段３から供給される第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とを、比較方法取得手段６から供給される比較・量子化方法を示す情報に従って、比較・量子化して、量子化インデックスを出力する。比較手段４Ｂは、比較・量子化方法によって、必要に応じて、第１の実施の形態の比較手段４と、第２の実施の形態の比較手段４Ｂの両方を内包した構成となる場合もある。
【０１３０】
比較手段４Ｂでは、供給される領域特徴量の次元と、比較・量子化方法を示す情報の次元の同期が取れている必要がある。
【０１３１】
[第４の実施の形態の動作]
次に、図１３のフローチャートを参照して、第４の実施の形態における画像識別子抽出装置の動作を説明する。図１３のフローチャートでは、特徴ベクトルの次元（の番号）をｎで表し、次元は１からＮまでの合計Ｎ次元あるものとする。
【０１３２】
まず、次元決定手段１は、抽出する特徴ベクトルの最初の次元として、次元１を決定し（ｎ＝１）、抽出領域取得手段２と比較方法取得手段６とへ供給する（ステップＤ１）。次に、抽出領域取得手段２は、入力として供給される次元別抽出領域情報から、次元ｎの第１の抽出領域と第２の抽出領域とを示す情報を取得し、領域特徴量算出手段３へ供給する（ステップＤ２）。
【０１３３】
次に、比較方法取得手段６は、入力として供給される次元別比較・量子化方法情報から、次元ｎに対応する比較・量子化方法を示す情報を取得し、比較手段４Ｂへ供給する（ステップＤ３）。
【０１３４】
次に、領域特徴量算出手段３は、入力として供給される画像から、次元ｎの第１の領域特徴量と、第２の領域特徴量とを算出し、比較手段４Ｂへ供給する（ステップＤ４）。次に、比較手段４Ｂは、次元ｎの第１の領域特徴量と第２の領域特徴量とを比較し、比較した結果を量子化して、量子化インデックスを出力する（ステップＤ５）。次に、全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了したか否かを判定する（ステップＤ６）。全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了した場合は処理を終了する。全ての次元に対して量子化インデックスの出力が終了していない場合は、ステップＤ７へ移行する。ステップＤ７では、次元決定手段１が、抽出する特徴ベクトルの次元として、次の次元を決定し（ｎ＝ｎ＋１）、抽出領域取得手段２と比較方法取得手段６とへ供給する。そして、再度ステップＤ２へ移行する。
【０１３５】
なお、ここでは、次元１から次元Ｎまで順番に抽出処理を行っているが、順番はこれに限らず任意でよい。またこの処理手順に限らず、複数の次元に対する抽出処理を並列に行うようにしてもよい。さらに、ステップＤ２とステップＤ３との順序を逆にしてもよく、ステップＤ３をステップＤ５の直前に実行するようにしてもよい。
【０１３６】
[第４の実施の形態の効果]
第１の実施の形態の効果に加えて、異なる画像を識別できる度合いである識別能力を更に高くすることができる。
【０１３７】
その理由は、次元間で比較・量子化方法が異なる（比較・量子化方法に多様性がある）ことにより、次元間の相関をより小さくできるからである。
【０１３８】
次に、本発明における第５および第６の実施の形態を説明する。
【０１３９】
［第５の実施の形態］
第５の実施の形態では、抽出する特徴ベクトルの次元数は３００次元（第１次元から第３００次元）である。
【０１４０】
第５の実施の形態では、次元ごとの抽出領域（第１の抽出領域と第２の抽出領域）は、様々な形状の四角形から構成される。第５の実施の形態において、抽出領域取得手段２に入力として供給される次元別抽出領域情報を図１４に示す。図１４は、規定の画像サイズである、横幅３２０画素×縦幅２４０画素の画像サイズに対する、次元ごとの抽出領域（第１の抽出領域と第２の抽出領域）の四角形の四隅のXY座標値を示す。例えば、第１次元の抽出領域は、座標値(262.000,163.000)、座標値(178.068,230.967)、座標値(184.594,67.411)、座標値(100.662,135.378)を四隅とする四角形で構成される第１の抽出領域と、座標値(161.000,133.000)、座標値(156.027,132.477)、座標値(164.240,102.170)、座標値(159.268,101.647)を四隅とする四角形で構成される第１の抽出領域とで構成される。
【０１４１】
次元ごとの抽出領域（第１の抽出領域と第２の抽出領域）は、横幅３２０画素×縦幅２４０画素の画像サイズに正規化された画像に対して、この四隅の座標値で囲まれる領域の中に含まれる整数値の座標値の画素の集合となる。ただし、四隅の座標値で囲まれる領域の中に含まれる負の座標値は、抽出領域に含まない。
【０１４２】
第５の実施の形態において、領域特徴量算出方法取得手段５に入力として供給される次元別領域特徴量算出方法情報を図１５に示す。第５の実施の形態では、全ての次元に対して、それぞれの抽出領域（第１の抽出領域と第２の抽出領域）に含まれる画素群の輝度値の平均値が、それぞれの抽出領域の領域特徴量となる。
【０１４３】
第５の実施の形態において、比較方法取得手段６に入力として供給される次元別比較・量子化方法情報を図１７に示す。第５の実施の形態では、次元ごとに、比較・量子化方法Bまたは比較・量子化方法Gが用いられ、次元ごとにそのパラメータの値も異なる。例えば、第１次元は、比較・量子化方法Ｇで、閾値th=D(floor(300×5.0/100))である。また、例えば第２次元は、比較・量子化方法Ｇで、閾値th=D(floor(300×10.0/100))である。また、例えば第９次元は、比較・量子化方法Ｂで、閾値th=3.0である。
【０１４４】
［第６の実施の形態］
第６の実施の形態は、第５の実施の形態と同じく、抽出する特徴ベクトルの次元数は３００次元（第１次元から第３００次元）である。また第６の実施の形態では、抽出領域取得手段２に入力として供給される次元別抽出領域情報として、第５の実施の形態と同じく図１４に示す情報を使用する。さらに第６の実施の形態では、比較方法取得手段６に入力として供給される次元別比較・量子化方法情報として、第５の実施の形態と同じく図１７に示す情報を使用する。
【０１４５】
第６の実施の形態において、領域特徴量算出方法取得手段５に入力として供給される次元別領域特徴量算出方法情報を図１６に示す。第６の実施の形態では、次元ごとに、抽出領域（第１の抽出領域と第２の抽出領域）に含まれる画素群の輝度値の平均値、または、パーセンタイル輝度値特徴量が用いられ、同じパーセンタイル輝度値特徴量を用いる場合でも、次元ごとにその特徴量は異なる。例えば、第１次元は、抽出領域に含まれる画素の輝度値の平均値である。また、例えば第４次元は、パーセンタイル輝度値特徴量で、Y(floor(N×20.0/100)である。また、第８次元は、パーセンタイル輝度値特徴量で、Y(floor(N×80.0/100)である。
【０１４６】
［その他の実施の形態］
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は以上の実施の形態にのみ限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、本発明の画像識別子抽出装置は、その有する機能をハードウェア的に実現することは勿論、コンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムは、磁気ディスクや半導体メモリ等のコンピュータ可読記録媒体に記録されて提供され、コンピュータの立ち上げ時などにコンピュータに読み取られ、そのコンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュータを前述した各実施の形態における次元決定手段、抽出領域取得手段、領域特徴量算出手段、比較手段、領域特徴量算出方法取得手段、比較方法取得手段などとして機能させる。
【０１４７】
なお、本発明は、日本国にて２００９年１月２３日に特許出願された特願２００９−１２８１０の特許出願に基づく優先権主張の利益を享受するものであり、当該特許出願に記載された内容は、全て本明細書に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１４８】
１…次元決定手段
２…抽出領域取得手段
３、３Ａ…領域特徴量算出手段
３１、３１Ａ…第１の領域特徴量算出手段
３２、３２Ａ…第２の領域特徴量算出手段
４、４Ｂ…比較手段
４１…大小比較手段
４２、４４…量子化手段
４３…差分値算出手段
４５…量子化境界決定手段
５…領域特徴量算出方法取得手段
６…比較方法取得手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005652436.tif 000008
【図８】
0005652436.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005652436.tif 000011
【図１１】
0005652436.tif 000012
【図１２】
0005652436.tif 000013
【図１３】
0005652436.tif 000014
【図１４−ａ】
0005652436.tif 000015
【図１４−ｂ】
0005652436.tif 000016
【図１４−ｃ】
0005652436.tif 000017
【図１４−ｄ】
0005652436.tif 000018
【図１４−ｅ】
0005652436.tif 000019
【図１４−ｆ】
0005652436.tif 000020
【図１４−ｇ】
0005652436.tif 000021
【図１４−ｈ】
0005652436.tif 000022
【図１４−ｉ】
0005652436.tif 000023
【図１４−ｊ】
0005652436.tif 000024
【図１５−ａ】
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【図１５−ｂ】
0005652436.tif 000026
【図１５−ｃ】
0005652436.tif 000027
【図１５−ｄ】
0005652436.tif 000028
【図１５−ｅ】
0005652436.tif 000029
【図１６−ａ】
0005652436.tif 000030
【図１６−ｂ】
0005652436.tif 000031
【図１６−ｃ】
0005652436.tif 000032
【図１６−ｄ】
0005652436.tif 000033
【図１６−ｅ】
0005652436.tif 000034
【図１７−ａ】
0005652436.tif 000035
【図１７−ｂ】
0005652436.tif 000036
【図１７−ｃ】
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【図１７−ｄ】
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【図１７−ｅ】
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【図１８】
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【図１９】
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