(57)【要約】  テンプレートマッチングの対象となる範囲に、テンプレートとして相応しくない領域が含まれている場合に、テンプレートを適切に設定できる画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムが提供される。画像処理装置は、テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得する入力手段と、入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付ける受付手段と、テンプレートの候補となる領域を入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定する生成手段とを含む。
2014178241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得する入力手段と、
前記入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付ける受付手段と、
テンプレートの候補となる領域を前記入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる前記不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定する生成手段とを備える、画像処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、各テンプレートの候補について、テンプレートとしての妥当性を示す指標である適性度を算出する算出手段を含み、
前記算出手段は、含まれる前記不適領域の面積が多いほど、前記適性度をより小さな値として出力する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記受付手段は、さらに、前記入力画像のうちテンプレートとして好適な領域である好適領域の指定を受付け、
前記算出手段は、含まれる前記好適領域の面積が多いほど、前記適性度をより大きな値として出力する、請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記生成手段は、含まれる前記不適領域が予め定められた許容量を超えないテンプレートの候補からテンプレートを生成する、請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記テンプレートの候補の各々は、複数の領域を含み、
前記算出手段は、テンプレートの候補に含まれる複数の領域のそれぞれについての適性度を算出するとともに、それぞれの領域についての適性度を統合して、当該テンプレートの候補についての適性度を算出する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記算出手段は、テンプレートの候補に含まれる領域間の重複している面積が多いほど、前記適性度をより小さな値として出力する、請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記生成手段は、テンプレートの候補に含まれる領域の数が予め定められた最大数を超えないテンプレートの候補からテンプレートを生成する、請求項４または５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記算出手段は、テンプレートの候補となる領域に含まれる前記不適領域の情報に加えて、当該テンプレートの候補となる領域から得られる画像特徴に基づいて、当該テンプレートの候補についての適性度を算出する、請求項２〜７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記算出手段は、テンプレートの候補となる領域に含まれる前記不適領域から得られる画像特徴を適性度の算出から除外する、請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記受付手段は、さらに、前記入力画像のうちテンプレートとして決定できる最大範囲の指定を受付け、
前記生成手段は、前記最大範囲内でテンプレートの候補となる領域を設定する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得するステップと、
前記入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付けるステップと、
テンプレートの候補となる領域を前記入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる前記不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定するステップとを含む、画像処理方法。
【請求項１２】
画像処理プログラムであって、コンピューターに、
テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得するステップと、
前記入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付けるステップと、
テンプレートの候補となる領域を前記入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる前記不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定するステップとを実行させる、画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレートマッチングのテンプレート生成に係る画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な分野でテンプレートマッチング技術が応用されている。例えば、生産される製品の検査やトラッキングなどに応用されている。このようなテンプレートマッチング技術においては、マッチング精度を高めるために、適切なテンプレートを用いる必要がある。このようなテンプレートマッチング技術において精度を高める各種の手法が提案されている。【０００３】
例えば、特開２００５−３４６２３２号公報（特許文献１）は、一様ではなく部分的な輝度レベル変化を呈する背景が重なっていても、正確な認識位置を検出できるパターンマッチング方法などを開示する。より具体的には、特許文献１に開示されるパターンマッチング方法は、テンプレート画像を所定の大きさで格子状に細分化して複数の第１細分化テンプレート画像を生成する工程と、第１細分化テンプレート画像と同一の大きさで重畳して設定され、格子の交点がそれぞれの画像中心となるように配列された複数の第２細分化テンプレート画像を生成する工程と、第１細分化テンプレート画像および第２細分化テンプレート画像をそれぞれ正規化する工程と、対象画像との一致度をそれぞれ演算する工程とを含む。【０００４】
また、特開２０１０−１６５２４８号公報（特許文献２）に開示される、複数の画像間でテンプレートマッチングを行なう画像処理装置は、特徴点を含むテンプレートを基準テンプレートとして設定するテンプレート設定手段と、テンプレート設定手段が設定した基準テンプレート内の画像が、エッジによって分断されているか否かを判別する画像判別手段と、基準テンプレート内の画像が分断されていると判別された場合に、分断された領域のうち特徴点を含んでいない領域を基準テンプレートから削除し、該削除した領域と同じ面積の領域を、分断された領域のうち特徴点が含まれている領域に、エッジを越えないように追加した変形テンプレートを設定する変形テンプレート設定手段とを含む。このような構成を採用することで、距離の異なる被写体の境界付近でテンプレートマッチングを行なう場合でもテンプレートサイズを縮小することがなく、これにより、オクルージョンの発生する画像であっても、より精度の高い距離算出を行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４６２３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６５２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の先行技術文献に開示された発明は、予めテンプレートが用意されており、この用意されたテンプレートに対して変形などを行なうことで、テンプレートマッチングの精度を高める技術に向けられている。しかしながら、テンプレートマッチングについての知識が乏しいユーザーは、そもそもテンプレートの作成も適切に行なうことができない場合が多いと想定される。【０００７】
例えば、何らかの被写体を撮像して得られる画像からテンプレートを生成する場合などにおいて、その被写体の一部が静止していない、つまり時間的に外観が変化している領域があれば、その領域はテンプレートとして相応しくない。しかしながら、このようなテンプレートとして相応しくない場所がわかったとしても、テンプレートマッチングについての知識が乏しいユーザーは、被写体のいずれの領域をどのような形状でテンプレートとして用いるかについて判断することができず、適切なテンプレートを生成することが難しい。【０００８】
特許文献１に開示される方法では、テンプレート画像を格子状に細分化する方法を固定しておく必要があり、テンプレートのサイズや形状を予め決定しておく必要がある。そのため、テンプレートとして不適切な領域を予め指定することができない。【０００９】
特許文献２に開示される方法では、基準テンプレートを必要に応じて変形して用いることになるが、この基準テンプレートを適切に設定することについては何ら教示されていない。【００１０】
本発明の目的は、テンプレートマッチングの対象となる範囲に、テンプレートとして相応しくない領域が含まれている場合に、テンプレートを適切に設定できる画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある局面に従う画像処理装置は、テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得する入力手段と、入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付ける受付手段と、テンプレートの候補となる領域を入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定する生成手段とを含む。【００１２】
好ましくは、生成手段は、各テンプレートの候補について、テンプレートとしての妥当性を示す指標である適性度を算出する算出手段を含み、算出手段は、含まれる不適領域の面積が多いほど、適性度をより小さな値として出力する。【００１３】
さらに好ましくは、受付手段は、さらに、入力画像のうちテンプレートとして好適な領域である好適領域の指定を受付け、算出手段は、含まれる好適領域の面積が多いほど、適性度をより大きな値として出力する。【００１４】
好ましくは、生成手段は、含まれる不適領域が予め定められた許容量を超えないテンプレートの候補からテンプレートを生成する。【００１５】
好ましくは、テンプレートの候補の各々は、複数の領域を含み、算出手段は、テンプレートの候補に含まれる複数の領域のそれぞれについての適性度を算出するとともに、それぞれの領域についての適性度を統合して、当該テンプレートの候補についての適性度を算出する。【００１６】
さらに好ましくは、算出手段は、テンプレートの候補に含まれる領域間の重複している面積が多いほど、適性度をより小さな値として出力する。【００１７】
好ましくは、生成手段は、テンプレートの候補に含まれる領域の数が予め定められた最大数を超えないテンプレートの候補からテンプレートを生成する。【００１８】
好ましくは、算出手段は、テンプレートの候補となる領域に含まれる不適領域の情報に加えて、当該テンプレートの候補となる領域から得られる画像特徴に基づいて、当該テンプレートの候補についての適性度を算出する。【００１９】
さらに好ましくは、算出手段は、テンプレートの候補となる領域に含まれる不適領域から得られる画像特徴を適性度の算出から除外する。【００２０】
好ましくは、受付手段は、さらに、入力画像のうちテンプレートとして決定できる最大範囲の指定を受付け、生成手段は、最大範囲内でテンプレートの候補となる領域を設定する。【００２１】
本発明の別の局面に従う画像処理方法は、テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得するステップと、入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付けるステップと、テンプレートの候補となる領域を入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定するステップとを含む。【００２２】
本発明の別の局面に従う画像処理プログラムは、コンピューターに、テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得するステップと、入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付けるステップと、テンプレートの候補となる領域を入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、テンプレートマッチングの対象となる範囲に、テンプレートとして相応しくない領域が含まれている場合であっても、テンプレートを適切に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に従うテンプレートの生成手順の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態に従う画像処理システムの一例を示す模式図である。
【図３】本実施の形態に従うテンプレートマッチングおよびテンプレート生成処理をパーソナルコンピューターにより実現した場合の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に従う画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態に従う画像処理装置の画像入力部から出力される入力画像の一例を示す図である。
【図６】本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順における最大範囲の設定を説明するための図である。
【図８】本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順におけるテンプレート矩形を描くための始点の設定を説明するための図である。
【図９】本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順におけるテンプレート矩形の設定を説明するための図である。
【図１０】本実施の形態に従うテンプレート生成に係る画像特徴を考慮してテンプレートを生成することの利点を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態に従うテンプレート生成において適性度の傾向に応じてテンプレートを決定する処理を説明するための図である。
【図１２】本実施の形態に従うテンプレート生成において複数の領域をテンプレートとして決定する処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２６】
［Ａ．概要］
本実施の形態に従う画像処理装置は、予め用意されたテンプレートを用いて、探索対象画像内から対応する領域（位置）を特定するテンプレートマッチングを実行する。テンプレートマッチングに用いられるテンプレートは、画素毎に色の情報を含む画像そのものであってもよいし、その画像から得られる任意の特徴量（周波数情報やエッジ量の情報など）であってもよい。
【００２７】
典型的には、画像処理装置は、特定のパターンを有する画像をテンプレートとして用意し、入力される探索対象画像とテンプレートとの間で相関値を算出し、両者を照合することで、当該特定のパターンと同一のパターンが存在する領域（位置）を検出するという画像照合を実行する。
【００２８】
このようなテンプレートマッチング手法としては、ＳＡＤ（Sum  of  Absolute  Difference）法やＳＳＤ（Sum  of  Squared  Difference）法に代表される輝度ベースの方法が採用される。あるいは、回転対応の位置検出技術である回転不変位相限定相関（ＲＩＰＯＣ：Rotation  Invariant  Phase  Only  Correlation）法などの周波数ベースの方法を採用してもよい。
【００２９】
テンプレートマッチングにおいて、テンプレートは、探索対象の領域の見本となるので、テンプレートに含まれる被写体の形状は定まっている必要がある。つまり、どのような状況で撮像された探索対象画像であっても、テンプレートに含まれる探索対象の被写体が同じ態様で含まれている必要がある。すなわち、何らかの被写体を撮像して得られる画像からテンプレートを生成する場合などにおいて、その被写体の一部が静止していない、つまり時間的に外観が変化している領域があれば、その領域はテンプレートとして相応しくない。
【００３０】
図１は、本実施の形態に従うテンプレートの生成手順の一例を示す図である。図１には、３つの基準画像２０１，２０２，２０３からテンプレート２００を生成する例を示す。図１に示す基準画像２０１，２０２，２０３に含まれる被写体には、時間的に外観が変化している領域（以下「変動部位」とも称す。）２０４が存在する。このような変動部位２０４は、駆動機構を有する機械部品のように部分的に変動が生じるような被写体を探索したい場合などに発生し得る。このような変動部位は、テンプレートマッチングのマッチング精度に悪影響を与えるため、テンプレートとしては除外する必要がある。
【００３１】
図１に示すような基準画像２０１，２０２，２０３は、変動部位２０４を含むので、同一の物体であっても見え方が変わってしまう。そのため、テンプレートマッチングに悪影響を与えてしまう。そのため、変動部位２０４を含まないテンプレート２００を生成する必要がある。
【００３２】
しかしながら、テンプレートマッチングについての知識が乏しいユーザーは、変動部位２０４をどのように除外しつつ、被写体のどのような特徴を含むようにテンプレートを生成すべきかについて判断することは難しい。
【００３３】
本実施の形態に従う画像処理装置は、テンプレートマッチングについての知識が乏しいユーザーであっても、テンプレートを適切に生成できる機能に向けられている。より具体的には、本実施の形態においては、ユーザーが認識している変動部位の情報を用いて、より効率的にテンプレートを生成するための構成を提供する。
【００３４】
［Ｂ．システム構成］
まず、本実施の形態に従うテンプレートマッチングの実装例について説明する。
【００３５】
《ｂ１：適用例》
図２は、本実施の形態に従う画像処理システム１の一例を示す模式図である。図１を参照して、画像処理システム１は、一例として、ベルトコンベア２を含む生産ラインに適用される。この画像処理システム１において、ベルトコンベア２上をワーク３が連続的に搬送されるとともに、このワーク３をカメラ４により撮像することで、ワーク３の外観を含む探索対象画像が取得される。
【００３６】
探索対象画像は、画像処理装置１００へ伝送される。画像処理装置１００は、予め保持しているテンプレート２００に基づいて、探索対象画像に対してテンプレートマッチングを実行する。そして、このテンプレートマッチングによって得られた探索結果などを出力する。
【００３７】
《ｂ２：パーソナルコンピューターによる実現例》
図３は、本実施の形態に従うテンプレートマッチングおよびテンプレート生成処理をパーソナルコンピューターにより実現した場合の構成を示すブロック図である。
【００３８】
図３を参照して、パーソナルコンピューターにより実現される画像処理装置１００は、主として、汎用的なアーキテクチャーを有するコンピューター上に実装される。図３を参照して、画像処理装置１００は、主たるコンポーネントとして、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０２と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１０４と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１０６と、カメラインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０８と、補助記憶装置１１０と、表示部１２０と、入力部１２２と、メモリーカードインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１２４と、カメラインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０８とを含む。各コンポーネントは、バス１３０を介して、互いに通信可能に接続されている。
【００３９】
ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０６や補助記憶装置１１０などに格納された、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating  System）、ならびに、テンプレートマッチングプログラム１１２およびテンプレート生成プログラム１１４などの各種プログラムを実行することで、画像処理装置１００の全体を制御する。ＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０２でプログラムを実行するためのワーキングメモリとして機能し、プログラムの実行に必要な各種データを一次的に格納する。ＲＯＭ１０６は、画像処理装置１００において起動時に実行される初期プログラム（ブートプログラム）などを格納する。
【００４０】
補助記憶装置１１０は、典型的には、ハードディスクなどの大容量磁気記録媒体などからなり、本実施の形態に従う各種処理を実現するための画像処理プログラム（テンプレートマッチングプログラム１１２およびテンプレート生成プログラム１１４）およびテンプレート２００などを格納する。さらに、補助記憶装置１１０には、オペレーティングシステムなどのプログラムが格納されてもよい。
【００４１】
表示部１２０は、オペレーティングシステムが提供するＧＵＩ（Graphical  User  Interface）画面や、テンプレートマッチングプログラム１１２またはテンプレート生成プログラム１１４の実行によって生成される画像などを表示する。
【００４２】
入力部１２２は、典型的には、キーボード、マウス、タッチパネルなどからなり、ユーザーから受付けた指示の内容をＣＰＵ１０２などへ出力する。
【００４３】
メモリーカードインターフェイス１２４は、ＳＤ（Secure  Digital）カードやＣＦ（Compact  Flash（登録商標））カードなどの各種メモリーカード（不揮発性記録媒体）１２６との間で、データの読み書きを行なう。
【００４４】
カメラインターフェイス１０８は、被写体を撮像することで取得されるテンプレート２００および／または対象画像をカメラ４から取り込む。すなわち、ユーザーが目的とするワーク３をカメラ４の視野範囲に配置して撮像することで、ワーク３を含む画像をテンプレート２００として取得することができる。但し、画像処理装置１００本体が被写体を撮像する機能を有していなくともよい。この場合には、典型的には、何らかの装置で取得したテンプレート生成用画像および／または対象画像を格納したメモリーカード１２６を介して、必要な画像が取り込まれる。すなわち、メモリーカードインターフェイス１２４にメモリーカード１２６が装着され、メモリーカード１２６から読み出されたテンプレート生成用画像および／または対象画像は、補助記憶装置１１０などへ格納（コピー）される。
【００４５】
補助記憶装置１１０に格納されるテンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disk-Read  Only  Memory）などの記録媒体に格納されて流通し、あるいは、ネットワークを介してサーバー装置などから配信される。テンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４は、画像処理装置１００（パーソナルコンピューター）で実行されるオペレーティングシステムの一部として提供されるプログラムモジュールのうち必要なモジュールを、所定のタイミングおよび順序で呼出して処理を実現するようにしてもよい。この場合、テンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４自体には、オペレーティングシステムによって提供されるモジュールは含まれず、オペレーティングシステムと協働して画像処理が実現される。また、テンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４は、単体のプログラムではなく、何らかのプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。このような場合にも、テンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４自体には、当該何らかのプログラムにおいて共通に利用されるようなモジュールは含まれず、当該何らかのプログラムと協働して画像処理が実現される。このような一部のモジュールを含まないテンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４であっても、本実施の形態に従う画像処理装置１００の趣旨を逸脱するものではない。
【００４６】
さらに、テンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４によって提供される機能の一部または全部を専用のハードウェアによって実現してもよい。
【００４７】
《ｂ３：その他の構成による実現例》
上述したパーソナルコンピューターにより実現する例に加えて、少なくとも１つのサーバー装置が本実施の形態に従う処理を実現する、いわゆるクラウドサービスのような形態であってもよい。
【００４８】
［Ｃ．機能構成］
次に、本実施の形態に従う画像処理装置および／または画像処理プログラムの機能構成について説明する。
【００４９】
図４は、本実施の形態に従う画像処理装置１００の機能構成を示すブロック図である。図４を参照して、本実施の形態に従う画像処理装置１００は、その主たる機能構成として、画像入力部１５０と、領域指定受付部１５２と、テンプレート生成部１５４と、テンプレート格納部１５６と、テンプレートマッチング部１６０とを含む。これらの機能構成は、図３に示す画像処理装置１００において、ＣＰＵ１０２がテンプレートマッチングプログラム１１２やテンプレート生成プログラム１１４を実行することで実現される。以下、各機能構成の詳細について説明する。
【００５０】
カメラ４の撮像によって生成された入力画像は、画像入力部１５０で受付けられる。つまり、画像入力部１５０は、テンプレートを生成するために用いられる入力画像を取得する。テンプレート生成時には、入力画像はテンプレート生成部１５４へ送られ、通常のテンプレートマッチング実行時には、入力画像はテンプレートマッチング部１６０へ送られる。
【００５１】
領域指定受付部１５２は、画像照合に用いられるテンプレートの設定処理において、入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域（以下「不適領域」とも称す。）の指定を受付ける。すなわち、領域指定受付部１５２は、ユーザーから入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域の指定を受付ける。
【００５２】
テンプレート生成部１５４は、入力画像の画像情報や領域指定受付部１５２からの不適領域の情報などに基づいて、テンプレートを生成する。すなわち、テンプレート生成部１５４は、領域指定受付部１５２に対して指示された不適領域の情報（および、入力画像の情報）を用いて、不適領域を避けて、画像照合のテンプレートとして用いる領域を決定する。テンプレート生成部１５４が生成したテンプレートは、テンプレート格納部１５６に格納される。
【００５３】
テンプレートマッチング部１６０は、テンプレート格納部１５６に格納されているテンプレートを用いて、入力画像に対して画像照合を実行する。
【００５４】
以下、本実施の形態に従う画像処理装置１００を構成する各部の処理について詳述する。
【００５５】
《ｃ１：画像入力部１５０》
本実施の形態においては、テンプレートマッチング部１６０には、画像照合の対象を含む周辺の画像が入力される。すなわち、画像入力部１５０は、カメラ４からの入力画像のうち、探索対象の周辺を切り出したような画像をテンプレート生成部１５４またはテンプレートマッチング部１６０へ与える。
【００５６】
図５は、本実施の形態に従う画像処理装置１００の画像入力部１５０から出力される入力画像の一例を示す図である。図５を参照して、画像入力部１５０は、カメラ４から入力される原画像２２０のうち、画像照合を行ないたい領域２２２の周辺を切り出した画像を入力画像２３０として出力する。
【００５７】
このような切り出し処理は、テンプレートマッチングにおいて一般的に行なわれる関心領域（ＲＯＩ：Region  of  Interest）設定のような処理を利用できる。
【００５８】
《ｃ２：領域指定受付部１５２》
領域指定受付部１５２は、ユーザーから入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域（不適領域）の指定を受付ける。つまり、領域指定受付部１５２は、入力画像のうちテンプレートとしては不適切な領域である不適領域の指定を受付ける。このユーザーによる不適領域の指定は、ユーザーの知見を利用してテンプレートをより適切に生成しようとするものである。この不適領域とすべき領域は、以下のような判断基準によって決定できる。
【００５９】
最も単純な一例としては、ノイズや反射などが生じており入力画像を見て明らかにおかしい領域を不適領域として指定すればよい。他の手法として、同一の被写体を撮像して得られた複数枚の入力画像を互いに比較して、何らかの変動が生じている部分（変動部位）を特定し、この変動部位を不適領域として指定してもよい。
【００６０】
また、被写体の設計データといった、入力画像以外の情報に基づいて、テンプレートとしては不適切であると考えられる領域（不適領域）を指定するという手法を採用してもよい。例えば、設計データから駆動する部品であることや素材が非剛体であることなどが明確な場合には、その該当する部分を不適領域として指定できる。このような方法を採用することで、入力画像を見ただけでは判断できない先見的な知識を利用することができる。そのため、入力画像からだけでは判断できない不適領域をより適切に生成することができる。この結果、不適領域を除いたテンプレートをより効果的に作成できる。
【００６１】
また、テンプレートとしては不適切であると考えられる領域（不適領域）に加えて、テンプレートとして好適な領域（以下「好適領域」とも称す。）の指定を同時に受付けるようにしてもよい。さらに、このような不適領域および好適領域を指定する場合には、テンプレートとしては不適切でもなく、かつ好適でもない領域を指定するようにしてもよい。一般的に、機械部品などを撮像して得られる画像からテンプレートを生成する場合には、どうやっても探索対象の機械部品以外の背景領域が入力画像に写り込む。例えば、機械部品を載せた台やトレーなどの画像がそれに相当する。そのような背景領域に相当するものの表面は一様な画像であることが多く、このような背景領域がテンプレートマッチングによる画像照合に与える影響はほとんど無視できる。そのため、テンプレートとしては不適切でもなく、かつ好適でもない領域を指定することで、より高度なテンプレートを生成できる。すなわち、入力画像に対してユーザーが指定する領域を、好適領域、不適領域、それ以外の領域の三種類に分類することで、テンプレートマッチングに用いるテンプレートとしての品質を高めることができる。
【００６２】
《ｃ３：テンプレート生成部１５４》
テンプレート生成部１５４は、ユーザーにより指定された不適領域の情報に基づいて、テンプレートマッチングに用いるテンプレートを生成する。不適領域はテンプレートマッチングには不利益であるため、テンプレート生成部１５４は、指定された不適領域を避けつつ、入力画像の情報に基づいてテンプレートを生成する。すなわち、テンプレート生成部１５４は、テンプレートの候補となる領域を入力画像に複数設定するとともに、当該複数のテンプレートの候補のうち、その領域に含まれる不適領域が少ない候補をテンプレートとして決定する。
【００６３】
より具体的には、テンプレートは探索対象となる被写体の情報を多く含むことが好ましい。そのため、テンプレート生成部１５４は、「テンプレートから不適領域を極力除外する」とともに、「テンプレートに適した領域をより多く含む」ように、予め定められたルールに従って、テンプレートを生成する。
【００６４】
被写体の情報の具体例としては、エッジ、テクスチャ、輝度情報、周波数情報などが挙げられる。好適領域が指定されている場合には、その領域情報も被写体の情報とみなすことができる。
【００６５】
計算処理の効率性などの観点から、テンプレートの形状が制限される場合もある。例えば、テンプレートとして周波数情報を用いる手法を採用した場合などには、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform）を行なえるように、テンプレートが矩形であることが求められる。他の例として、被写体の位置ズレがいずれの方向に発生しても追従できるように、テンプレート形状の縦横比（アスペクト比）は１：１に近い方がよいといった考えもある。
【００６６】
このように、テンプレートの形状についても、テンプレートを生成する際の検討要素として用いることが好ましい。
【００６７】
《ｃ４：テンプレート格納部１５６》
テンプレート格納部１５６は、テンプレート生成部１５４によって生成されたテンプレートを格納する。この格納されるテンプレートは複数であってもよく、この場合には、探索対象のワークの属性などに応じて適切なテンプレートが逐次選択されるようにしてもよい。
【００６８】
《ｃ５：テンプレートマッチング部１６０》
テンプレートマッチング部１６０は、テンプレート格納部１５６に格納されているテンプレートを用いて、テンプレートマッチングを実行する。一般的には、テンプレートマッチング部１６０は、輝度ベースのＳＡＤ法やＳＳＤ法、あるいは周波数ベースのＰＯＣ法などといった手法を用いる。
【００６９】
本実施の形態に従うテンプレートの生成方法によれば、テンプレートマッチングの手法について何ら限定されるものではない。但し、ＳＡＤ法ではテンプレートの形状の自由度が比較的高いのに対し、ＰＯＣ法のように周波数情報を用いる手法においては、高速計算のためにＦＦＴを適用することが好ましく、このためにはテンプレート形状が矩形である必要がある。そのため、本実施の形態に従うテンプレートの生成方法は、ＰＯＣ法のような手法と組み合せた方がより高い効果を得ることができる。
【００７０】
［Ｄ．テンプレート生成に係る処理手順］
次に、本実施の形態に従うテンプレート生成部１５４におけるテンプレート生成に係る処理手順について説明する。テンプレート生成部１５４は、ユーザーによって指定された情報などに基づいて、入力画像に対して複数のテンプレートの候補を試行錯誤的に設定するとともに、各設定した候補についての適性度を算出する。つまり、テンプレート生成部１５４は、各テンプレートの候補について、テンプレートとしての妥当性を示す指標である適性度を算出する。
【００７１】
この適性度は、テンプレートマッチングに用いるテンプレートとしての妥当性を示す指標であり、以下に詳述するように、複数の観点から様々な方法で算出できる。テンプレート生成部１５４は、この順次算出される適正度が最も大きくなるような領域を最終的なテンプレートとして出力する。
【００７２】
より具体的には、以下に示すような処理手順に従って、テンプレートが生成される。
図６は、本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順を示すフローチャートである。図６に示す各ステップは、基本的には、テンプレート生成部１５４によって自動的に実行される。より具体的には、図６に示す各ステップは、典型的には、ＣＰＵ１０２（図３）がテンプレート生成プログラム１１４を実行するなどして実現される。
【００７３】
図６を参照して、まず、画像入力部１５０が入力画像を取得する（ステップＳ１００）。典型的には、画像入力部１５０は、ワーク３をカメラ４により撮像することで生成される入力画像を取得する。
【００７４】
続いて、テンプレート生成部１５４は、テンプレートとして用いてもよい領域の最大範囲を設定する（ステップＳ１０２）。テンプレート生成部１５４は、入力画像に対して、テンプレート矩形を描くための始点を設定する（ステップＳ１０４）。続いて、テンプレート生成部１５４は、設定された始点を基準にして、テンプレートとして用いるテンプレート矩形を設定する（ステップＳ１０６）。そして、テンプレート生成部１５４は、設定されたテンプレート矩形について、テンプレートとしての適性度を算出する（ステップＳ１０８）。
【００７５】
そして、テンプレート生成部１５４は、入力画像に対するテンプレートとして用いるテンプレート矩形の設定がすべて終了したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。入力画像に対するテンプレートとして用いるテンプレート矩形の設定がすべては終了していない場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）には、ステップＳ１０２以下の処理が再度実行される。
【００７６】
これに対して、入力画像に対するテンプレートとして用いるテンプレート矩形の設定がすべて終了している場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、これまで算出された適性度のうち、その値が最大となるテンプレート矩形を最終的なテンプレートとして出力する（ステップＳ１１２）。
【００７７】
そして、処理は終了する。
［Ｅ．テンプレート生成に係るより詳細な処理］
上述の図６に示される各ステップの詳細な処理について説明する。
【００７８】
《ｅ１：テンプレートとして用いてもよい領域の最大範囲の設定》
テンプレート生成部１５４は、テンプレートとして用いてもよい領域の最大範囲を設定する。図７は、本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順における最大範囲の設定を説明するための図である。
【００７９】
本実施の形態においては、入力画像のうち探索対象の周辺を切り出した画像が入力されるが、切り出した画像の大きさによっては、本来探索対象とすべき領域が画像全体に対して非常に小さい場合も想定される。このような場合、テンプレートとしては不適切であると考えられる領域（不適領域）およびテンプレートとして好適な領域（好適領域）が相対的に多く存在していることが想定される。例えば、図７（ａ）に示すように、入力画像２４０のうち、好適領域２４４の内側に不適領域２４２が存在しており、その周辺により多くの背景の領域２４６（好適領域および不適領域のいずれでもない領域）が存在しているような場合である。この例では、背景が無駄に大きく、テンプレートの生成には好ましくない。
【００８０】
このような場合、後述するテンプレートとしての適性度の算出において、無駄な候補が増えて計算量が増加するのに加えて、適性度の算出の状況によっては好適領域および不適領域のいずれでもない領域が無駄に多く含まれたテンプレートが生成されてしまう可能性がある。そのため、テンプレート生成部１５４は、テンプレートとして用いてもよい領域の最大範囲を設定する。このとき、領域指定受付部１５２は、さらに、入力画像のうちテンプレートとして決定できる最大範囲の指定を受付け、テンプレート生成部１５４は、最大範囲内でテンプレートの候補となる領域を設定する。このように、テンプレート矩形として用いることのできる最大範囲を設定し、その最大範囲を超えないようにテンプレート矩形を順次設定する。このような最大範囲を指定することで、好適領域以外の領域が無用に増加するのを抑制できる。
【００８１】
例えば、図７（ｂ）に示すように、不適領域２４２および好適領域２４４を含む外周の範囲が最大範囲２４８と設定される。最大範囲２４８を設定することで、無駄な処理やテンプレートの無駄な大面積化を抑制できる。
【００８２】
このように設定される最大範囲は、予め定められた値を用いてもよい。このような方法以外に、不適領域および／または好適領域の面積や外接矩形などの情報を用いて、最大範囲を決定してもよい。
【００８３】
このように設定された最大範囲の外側にある領域については、テンプレートの適性度の算出には用いない。そのため、後述する処理においては、最大範囲により規定された領域のみを対象とする。
【００８４】
この最大範囲を設定する処理については、テンプレート生成部１５４が実行してもよいし、ユーザーが最大範囲を設定するようにしてもよい。
【００８５】
《ｅ２：テンプレート矩形を描くための始点の設定》
テンプレート生成部１５４は、入力画像に対して、テンプレート矩形を描くための始点を設定する。このテンプレート矩形は、生成されるテンプレートの候補であり、複数のテンプレート矩形の各々について、テンプレートとしての適性度が算出される。
【００８６】
図８は、本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順におけるテンプレート矩形を描くための始点の設定を説明するための図である。図８を参照して、先に設定されている最大範囲２４８に対して、始点２５０が設定される。テンプレート生成部１５４は、先に設定されている不適領域２４２を避けるように、始点２５０を設定する。
【００８７】
より具体的には、画像端のような固定点を始点として設定してもよいし、ユーザーが任意に指定してもよい。あるいは、入力画像を一定間隔で格子状に区切り、格子の交点を始点として設定する方法や、ランダムに設定する方法なども考えられる。
【００８８】
《ｅ３：テンプレートとして用いるテンプレート矩形の設定》
テンプレート生成部１５４は、入力画像に対して、先に設定された始点を基準として、テンプレートの候補となるテンプレート矩形を設定する。
【００８９】
図９は、本実施の形態に従うテンプレート生成に係る処理手順におけるテンプレート矩形の設定を説明するための図である。図９を参照して、先に設定されている始点２５０を基準として、テンプレート矩形２６０が順次複数設定される。
【００９０】
設定されるテンプレート矩形２６０の大きさ（縦横のサイズ）の初期値は、予め定められた値（固定値）であってもよいし、入力画像のサイズなどから決定してもよい。
【００９１】
また、テンプレート矩形２６０を設定する際、不適領域を避けてテンプレート矩形２６０を設定してもよいし、不適領域の一部が含まれていてもよい。不適領域は、テンプレートから除外することが望ましいが、エッジ（境界）をテンプレートに含ませるために、不適領域がどうしても含まれる場合や、設定されるテンプレートの全体に対して不適領域が十分に小さく、あえて避ける必要性がない場合なども考えられるため、現実には、ある程度の不適領域がテンプレートに含まれていてもよい。
【００９２】
《ｅ４：テンプレートとしての適性度の算出》
テンプレート生成部１５４は、設定したテンプレート矩形の各々について、テンプレートとしての適性度を算出する。この適正度の算出には、不適領域を基準にする方法、エッジの量や方向のバラツキ、周波数情報といった画像情報を用いる方法などが考えられる。適性度の算出の方法について、以下説明する。
【００９３】
（１−１）  不適領域を基準にした適性度算出
まず、不適領域を基準にして適性度を算出する方法について説明する。この場合には、ユーザーが指定する不適領域の情報があれば、適性度を算出できる。すなわち、テンプレート生成部１５４は、設定されるテンプレート矩形についての適性度を算出する算出機能を有しており、この算出機能においては、テンプレート矩形に含まれる不適領域の程度に応じて、適性度が減算される。言い換えれば、テンプレート生成部１５４の適性度の算出機能は、テンプレート矩形に含まれる不適領域の面積が多いほど、適性度をより小さな値として出力する。
【００９４】
より具体的には、候補となるテンプレート矩形に含まれる不適領域の割合を用いて、適性度を算出するようにしてもよい。不適領域に負の重み付けを与えることで、不適領域が増えると適正度がより低くなるようにすればよい。例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【００９５】
【数１】
2014178241.tif 000003
【００９６】
但し、Ｓｉｚｅｔｍｐは、テンプレート矩形の面積を示し、Ｓｉｚｅｕｎｓｕｉｔａｂｌｅは、不適領域の面積を示す。
【００９７】
テンプレート矩形の面積（全領域）に対する不適領域の面積の割合を単純に減算する例を示すが、割合に対して任意の係数を乗じてもよい。つまり、上式において、（Ｓｉｚｅｕｎｓｕｉｔａｂｌｅ／Ｓｉｚｅｔｍｐ）の項に任意の係数α（α＜１）を乗じるようにしてもよい。
【００９８】
このように、テンプレート矩形に含まれる不適領域の面積に依存して適性度を減じることで、不適領域が少ないテンプレート領域を設定できる。
【００９９】
（１−２）  不適領域の許容量を考慮した適性度算出
テンプレートに含まれていてもよい不適領域の許容量（面積）を設定し、この不適領域の許容量を基準にして、適性度を算出するようにしてもよい。すなわち、テンプレートを決定する際に、テンプレートに含まれる不適領域の最大量（許容量）を予め指定しておき、含まれる不適領域の面積がこの指定された最大量を超えないように、テンプレートが設定される。このように不適領域の最大量（許容量）を指定しておくことで、より多くの不適領域の含むテンプレートが生成されることを抑制できる。つまり、テンプレート生成部１５４は、含まれる不適領域が予め定められた許容量を超えないテンプレートの候補からテンプレートを生成する。
【０１００】
例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。この場合には、不適領域が許容量を超えると、適性度はゼロということになる。
【０１０１】
【数２】
2014178241.tif 000004
【０１０２】
但し、Ｓｉｚｅｍａｘは、不適領域の許容量を示し、Ｓｉｚｅｕｎｓｕｉｔａｂｌｅは、不適領域の面積を示す。
【０１０３】
なお、上述の式では、不適領域の許容量として面積そのものを用いる例を示したが、テンプレート矩形の面積に対する不適領域の比率や、好適領域に対する不適領域の比率で定義してもよい。例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１０４】
【数３】
2014178241.tif 000005
【０１０５】
但し、Ｓｉｚｅｔｍｐは、テンプレート矩形の面積を示し、Ｓｉｚｅｕｎｓｕｉｔａｂｌｅは、不適領域の面積を示し、Ｒａｔｉｏｍａｘは、テンプレート矩形に対する不適領域の許容量を示す。
【０１０６】
さらに、複数の領域をテンプレートとして用いるようにしてもよい。すなわち、テンプレートの候補（テンプレート矩形）の各々は、複数の領域を含んでもよい。この場合には、複数の領域のトータルに対して１つの許容量が設定されてもよい。あるいは、各領域に対して許容量がそれぞれ設定されてもよい。すなわち、テンプレート生成部１５４の適性度の算出機能は、テンプレートの候補に含まれる複数の領域のそれぞれについての適性度を算出するとともに、それぞれの領域についての適性度を統合して、当該テンプレートの候補についての適性度を算出する。
【０１０７】
例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１０８】
【数４】
2014178241.tif 000006
【０１０９】
但し、Ｓｉｚｅｍａｘ＿ｉは、ｉ番目の不適領域の許容量を示し、Ｓｉｚｅｕｎｓｕｉｔａｂｌｅ＿ｉは、ｉ番目の領域に含まれる不適領域の面積を示し、Ｎは、領域の総数を示す。
【０１１０】
このように、本例においては、テンプレートは、複数の領域から構成されており、適性度は、テンプレートを構成する各領域の適性度を統合することで算出される。このように、テンプレートとして複数の領域を用いることで、被写体および／またはテンプレートに含まれる不適切な領域の分布や形状に依存することなく、安定的に被写体の全体をカバーできるテンプレートを作成することができる。
【０１１１】
（２）  不適領域および好適領域
ユーザーが不適領域および好適領域を指定している場合には、テンプレート矩形に含まれる好適領域の割合を考慮して、適性度を算出するようにしてもよい。すなわち、領域指定受付部１５２は、入力画像のうちテンプレートとして好適な領域である好適領域の指定を受付け、テンプレート生成部１５４の適性度の算出機能は、テンプレート矩形に含まれる好適領域の面積が多いほど、適性度をより大きな値として出力する。例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１１２】
【数５】
2014178241.tif 000007
【０１１３】
但し、Ｓｉｚｅｔｍｐは、テンプレート矩形の面積を示し、Ｓｉｚｅｓｕｉｔａｂｌｅは、好適領域の面積を示し、Ｓｉｚｅｕｎｓｕｉｔａｂｌｅは、不適領域の面積を示す。すなわち、不適領域に加えて好適領域の指定を受けて、その好適領域が含まれる程度に応じた値を適性度として加算するようにしてもよい。
【０１１４】
上式において、不適領域および好適領域（ならびに、不適領域および好適領域のいずれでもない領域）のそれぞれに対して異なる重み付けを与えるようにしてもよい。つまり、上式においては、テンプレート矩形の面積に対する、好適領域と不適領域との単純な面積差の割合で適性度を算出する例を示すが、好適領域および不適領域のそれぞれに対して係数を乗じるようにしてもよい。例えば、不適領域を全く含まないテンプレートを生成したいような場合には、好適領域から減じられる不適領域の項（面積）に対して、より大きな係数を乗じるようにしてもよい。
【０１１５】
このような方法で適性度を算出することで、不適領域を避けつつ、好適領域を優先してテンプレートを設定できる。
【０１１６】
（３）  他の情報との組み合わせ
上述の説明においては、少なくとも不適領域の情報を用いて適性度を算出する例について示したが、これらの不適領域の情報に加えて、画像から得られる各種の情報（以下「画像特徴」とも称す。）を組み合せて適性度を算出するようにしてもよい。
【０１１７】
図１０は、本実施の形態に従うテンプレート生成に係る画像特徴を考慮してテンプレートを生成することの利点を説明するための図である。例えば、不適領域の情報のみに基づいて適性度を算出した場合には、図１０（ａ）に示すように、テンプレートを適切に生成することができないことがある。すなわち、図１０（ａ）に示す事例においては、不適領域２４２を含まないが、好適領域２４４も含まないテンプレート２７０が生成されている例を示す。このように、不適領域２４２に基づく単一の基準に従う適性度の算出方法では、テンプレートを適切に生成できない場合がある。
【０１１８】
つまり、不適領域の情報のみによる適性度を算出しただけでは、設定されたテンプレート矩形がテンプレートマッチングに必要な十分な画像情報が含まれていることを保証できない。
【０１１９】
これに対して、画像から得られる各種の画像特徴を組み合せて適性度を算出することにより、テンプレートを適切に生成することができる。すなわち、テンプレート生成部１５４の適性度の算出機能は、テンプレートの候補となる領域に含まれる不適領域の情報に加えて、当該テンプレートの候補となる領域から得られる画像特徴に基づいて、当該テンプレートの候補についての適性度を算出する。
【０１２０】
一例として、図１０（ｂ）には、始点２５０を基準として、設定されるテンプレート矩形２６０を順次拡大していく場合の処理例を示す。図１０（ｂ）に示すように、テンプレート矩形２６０に含まれる好適領域２４４の面積が増加するに伴って、背景の領域２４６（好適領域および不適領域のいずれでもない領域）の面積が相対的に少なくなる。その結果、テンプレート矩形２６０に含まれる画像内のエッジ量は増加することになる。つまり、テンプレート矩形２６０に含まれる画像内のエッジ量が多いほど適性度は高いと評価できる。
【０１２１】
さらに、テンプレート矩形２６０が拡大し、テンプレート矩形２６０に含まれる不適領域２４２の面積が増大すると、適性度は逆に低下する。
【０１２２】
このように、複数の要素を考慮して適性度を算出することで、算出される適性度の精度を向上させることができ、より適切なテンプレートを生成できる。すなわち、不適領域の情報に加えて、画像から得られる特徴量に基づいて適性度を算出することで、不適領域の情報だけでは判断できないテンプレートとしての適性をより適切に評価することができ、これによって、より適切なテンプレートを生成できる。
【０１２３】
（３−１）  エッジ情報／周波数情報を利用する方法
適性度の算出に用いる画像特徴として、テンプレート矩形内に含まれる画像のエッジ情報や周波数情報を取得し、これらの情報を用いて、不適領域の情報から算出される適性度と組み合せられる、画像特徴に基づく適性度を算出できる。このような適性度の算出方法としては、テンプレート矩形の画像についてのエッジ情報や周波数情報を利用することができる。
【０１２４】
テンプレート矩形の画像についてのエッジ情報としては、画像勾配を算出し、その算出した画像勾配の大きさが所定値を上回る画素数（つまり、エッジ量に相当）を利用することができる。
【０１２５】
また、テンプレート矩形の画像についての周波数情報としては、当該画像を周波数変換（典型的には、フーリエ変換）し、周波数空間での振幅成分を示す振幅成分画像を生成する。そして、生成された振幅成分画像に対して、振幅の大きさに基づいて、空間周波数の別に有効度を算出し、この各周波数の有効度を周波数情報として用いることができる。
【０１２６】
なお、テンプレート矩形に含まれる画像全体の情報に基づいて適性度を算出するのではなく、テンプレート矩形に含まれる不適領域の画像の情報を除外した上で、適性度を算出することが好ましい。すなわち、テンプレート矩形に不適領域が含まれている場合には、不適領域のエッジなどの画像特徴も適性度の算出に利用されてしまい、適性度の算出精度が低下し得る。
【０１２７】
このような事態を回避するために、不適領域の画像特徴については、適性度の算出には用いないようにすることが好ましい。言い換えれば、テンプレート生成部１５４の適性度の算出機能は、テンプレートの候補となる領域に含まれる不適領域から得られる画像特徴を適性度の算出から除外する。このように、不適領域から得られる画像の特徴量を適性度の算出に用いないようにすることで、例えば、不適領域にエッジなどがあることで、適性度が不当に高く評価されることを防止することができ、適性度を正しく算出できる。
【０１２８】
（３−２）  テンプレート矩形の形状情報を利用する方法
適性度の算出に用いる画像特徴として、テンプレート矩形の形状情報を利用することができる。例えば、テンプレートマッチングとしてＲＩＰＯＣ法などを用いる場合には、テンプレートとしては、その面積がより大きく、かつより正方に近い（アスペクト比がより１に近い）ことが好ましい。すなわち、テンプレート矩形の面積およびアスペクト比に基づいて、テンプレートとしての適性度を算出するようにしてもよい。この場合には、例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１２９】
【数６】
2014178241.tif 000008
【０１３０】
但し、Ｓｉｚｅａｌｌは、入力画像全体の面積を示し、Ｓｉｚｅｔｍｐは、テンプレート矩形の面積を示す。また、Ｌｅｎｇｔｈｓｈｏｒｔは、テンプレート矩形の短辺側の長さを示し、Ｌｅｎｇｔｈｌｏｎｇは、テンプレート矩形の長辺側の長さを示す。
【０１３１】
上式においては、入力画像のうちテンプレート矩形が占める割合に依存する適性度Ａｐｔｎｅｓｓｓｉｚｅ、および、アスペクト比に依存する適性度Ａｐｔｎｅｓｓｒａｔｉｏを組み合せることで、適性度Ａｐｔｎｅｓｓが算出される。
【０１３２】
（３−３）  重み付けされた組み合わせ
上述のような、不適領域の情報と１つ以上の画像特徴とを組み合せて適性度を算出する際に、いずれの情報を用いるのか（あるいは、重視するのか）について、被写体や環境の条件に依存して適宜変更することが好ましい。つまり、それぞれの情報に依存して算出されるそれぞれの適性度の総和を最終的な適性度として決定する場合には、その総和を算出する際に、各情報の重要度に応じた重み付けを行なって、最終的な適性度を算出するようにしてもよい。この場合には、例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１３３】
【数７】
2014178241.tif 000009
【０１３４】
但し、Ａｐｔｎｅｓｓｉは、各情報に依存して算出される適性度を示し、Ｗｅｉｇｈｔｉは、各情報に対応する重みを示し、Ｎは、適性度の算出に考慮される情報の総数を示す。
【０１３５】
（４）  適性度の傾向の評価
上述の例においては、各テンプレート矩形について算出された適性度に基づいて、最適なテンプレートを生成する構成について説明した。より迅速に最適なテンプレートを生成するために、テンプレート矩形の大きさの変化と適性度の変化との関係を考慮して、最適なテンプレートを決定してもよい。
【０１３６】
図１１は、本実施の形態に従うテンプレート生成において適性度の傾向に応じてテンプレートを決定する処理を説明するための図である。図１１を参照して、始点２５０を基準としてテンプレート矩形２６０を順次拡大させつつ、複数のテンプレート候補である各テンプレート矩形２６０についての適性度を算出する。図１１に示すように、（ｎ−１）回目に設定されたテンプレート矩形２６０−１についての適性度が０．３であり、ｎ回目に設定されたテンプレート矩形２６０−２についての適性度が０．５であったとする。続く、（ｎ＋１）回目に設定されたテンプレート矩形２６０−３についての適性度が０．５より大きい場合には、テンプレート矩形をさらに拡大させる。これに対して、（ｎ＋１）回目に設定されたテンプレート矩形２６０−３についての適性度が０．５より小さい場合には、テンプレート矩形２６０−２がより好ましいと判断できる。
【０１３７】
このように、過去に算出された適性度の結果に基づいて、適性度が増加傾向にある場合には、テンプレート矩形の大きさを変更する場合に、それまでと同じ方向への変更を継続する。
【０１３８】
テンプレート矩形の大きさや視点を変えて適性度を順次算出し、これらの算出された適性度のうち、その値が最も高いテンプレート矩形をテンプレートとして決定する。このとき、テンプレート矩形の大きさを変更する際には、図１１に示すように、それまでの適性度の算出過程において適性度が増加傾向にあれば、それまでと同様の方向に大きさを変更するようにしてもよい。あるいは、適性度が減少に転じた場合には、テンプレート矩形の大きさを変更する方向やその変更量などを変更するようにしてもよい。
【０１３９】
このような設定されるテンプレート矩形の大きさを順次変更する方法としては、予め定めたルールに従って変化させてもよいし、変化する方向や量をランダムに決定してもよい。
【０１４０】
テンプレート矩形の設定および適性度の算出を繰り返す場合には、予め設定された繰り返し回数だけ実行し、それによって得られた結果の中から、テンプレートを決定してもよい。あるいは、順次算出される適性度が前回算出された適性度を下回ったことを繰り返しの終了条件としてもよい。
【０１４１】
（５）  複数の領域
上述の説明においては、単一の領域をテンプレートとして生成する例について示した。これに対して、複数の領域を１つのテンプレートと決定してもよい。つまり、好適領域および不適領域の形状によっては、テンプレートとして単一の領域を用いるだけでは、十分な情報量を得られず、高精度なパターンマッチングを行なうことができない場合が考えられる。
【０１４２】
図１２は、本実施の形態に従うテンプレート生成において複数の領域をテンプレートとして決定する処理を説明するための図である。図１２のように、単一の領域をテンプレート２７０として決定した場合には、テンプレート２７０以外の領域に好適領域２４４−１，２４４−２，２４４−３が存在することになる。このような単一の領域からなるテンプレートを用いた場合には、被写体の情報を十分に取得することができず、テンプレートマッチングを適切に実行できない可能性もある。しかしながら、複数の領域２７０−１，２７０−２，２７０−３，２７０−４からなるテンプレートを採用することで、被写体から十分な情報量を取得することができ、これによって、テンプレートマッチングをより高精度に実行できる。このように複数の領域からなるテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行なうことができる。
【０１４３】
複数の領域からなるテンプレートについての適性度の算出方法としては、各領域についての適性度に加えて、領域同士の組み合わせの良否についても評価することが好ましい。より具体的には、テンプレートを構成する各領域についての適性度としては、上述したいずれかの方法に従って算出するとともに、いずれの領域同士の組み合わせが適切であるかという観点から適性度を算出する。
【０１４４】
単純に適正度の高い領域同士を組み合せてテンプレートとして決定してもよい。但し、重複している範囲やテンプレートを構成する領域の総数を考慮しなければ、適切なテンプレートを生成できない場合もある。例えば、ほとんど同じ範囲を含む複数の領域をテンプレートとして選択したり、細かい領域を複数含むテンプレートを採用したりといったあまり好ましくない可能性がある。そのため、複数の領域からなるテンプレートを生成する場合には、以下のような評価基準に基づいて、適性度を算出することが好ましい。
【０１４５】
（ｉ）領域を組み合せたときの不適領域の面積がより少ない
（ｉｉ）好適領域の総面積に対するカバー率がより高い
（ｉｉｉ）領域の重なり率（複数の領域に指定されている範囲の割合）がより低い
（ｉｖ）テンプレートに用いられる領域の数がより少ない
以下、各評価基準について、より詳細に説明する。
【０１４６】
（ｉ）領域を組み合せたときの不適領域の面積がより少ない
テンプレートに用いる複数の領域を組み合せたときの不適領域の面積がより少ないという評価基準（上述の（ｉ））に沿って適正度を算出する場合には、例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１４７】
【数８】
2014178241.tif 000010
【０１４８】
但し、Ｓｉｚｅｍａｘは、不適領域の許容量を示し、Ｓｉｚｅｕｎｓｕｉｔａｂｌｅ＿ｉは、テンプレートとして組み合せられる領域に含まれる不適領域の面積を示し、Ｎは、テンプレートとして組み合せられる領域の総数を示す。
【０１４９】
（ｉｉ）好適領域の総面積に対するカバー率がより高い
次に、好適領域の総面積に対するカバー率がより高いという評価基準（上述の（ｉｉ））に沿って適正度を算出する場合には、例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１５０】
【数９】
2014178241.tif 000011
【０１５１】
但し、Ｓｉｚｅｓｕｉｔａｂｌｅ＿ａｌｌは、好適領域の総面積を示し、Ｓｉｚｅｓｕｉｔａｂｌｅ＿ｉは、テンプレートとして組み合せられる各領域に含まれる好適領域の面積を示し、Ｎは、テンプレートとして組み合せられる領域の総数を示す。
【０１５２】
（ｉｉｉ）領域の重なり率（複数の領域に指定されている範囲の割合）がより低い
次に、領域の重なり率（複数の領域に指定されている範囲の割合）がより低いという評価基準（上述の（ｉｉｉ））に沿って適正度を算出する場合には、例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１５３】
【数１０】
2014178241.tif 000012
【０１５４】
但し、Ｓｉｚｅｏｖｅｒｌａｐ＿ｉは、互いに重複している面積を示し、Ｓｉｚｅｉは、テンプレートとして組み合せられる各領域の面積を示し、Ｎは、テンプレートとして組み合せられる領域の総数を示す。
【０１５５】
このように、テンプレート生成部１５４の適性度の算出機能は、テンプレートの候補に含まれる領域間の重複している面積が多いほど、適性度をより小さな値として出力する。つまり、テンプレートとして用いる複数の領域間の重複部分の程度に応じて、適性度が減じられる。このような適性度の算出方法を用いることで、重複している領域がより少なくなり、効率的に画像情報を取得可能なテンプレートを生成できる。
【０１５６】
（ｉｖ）テンプレートに用いられる領域の数がより少ない
次に、テンプレートに用いられる領域の数がより少ないという評価基準（上述の（ｉｖ））に沿って適正度を算出する場合には、例えば、以下のような数式に従って、適性度Ａｐｔｎｅｓｓを算出できる。
【０１５７】
【数１１】
2014178241.tif 000013
【０１５８】
但し、ｎｕｍｍａｘは、テンプレートとして組み合せられる領域の最大数を示し、Ｎは、テンプレートとして組み合せられる領域の総数を示す。
【０１５９】
このように、テンプレート生成部１５４の適性度の算出機能は、テンプレートの候補に含まれる領域の数が予め定められた最大数を超えないテンプレートの候補からテンプレートを生成する。つまり、テンプレートとして用いる領域の総数が所定値以下になるように制御される。このような領域の最大数を制限することで、テンプレートについての過度な分割を制限し、画像照合に適したテンプレートを生成できる。
【０１６０】
以上のように、領域の組み合わせに係る適性度が算出されると、その算出された適性度と各領域について適正度とに基づいて、複数の領域からなるテンプレートについての適性度を算出できる。
【０１６１】
このような複数の領域からなるテンプレートについての適性度の算出方法としては、各領域についての適性度と領域の組み合わせに係る適性度との積和を算出する方法が考えられる。例えば、テンプレートとして用いられる領域の総数に基づいて、適性度を算出する場合には、以下のような数式を採用できる。
【０１６２】
【数１２】
2014178241.tif 000014
【０１６３】
但し、Ａｐｔｎｅｓｓａｌｌは、複数の領域からなるテンプレートの適性度を示し、Ａｐｔｎｅｓｓｉは、ｉ番目の領域の適性度を示し、ｎｕｍは、テンプレートとして組み合せることのできる領域の総数を示し、ｎｕｍｍａｘは、テンプレートとして組み合せられる領域の最大数を示す。
【０１６４】
このように、複数の領域を組み合せた状態での適性度を組み合せることで、テンプレートに適した複数の領域を適切に決定できる。
【０１６５】
［Ｆ．その他の実施の形態］
上述の説明においては、テンプレートの形状を矩形に設定する場合について例示したが、テンプレートの形状はどのような形状であってもよい。すなわち、テンプレートを用いて実行されるテンプレートマッチングのアルゴリズムに適した形状のテンプレートを生成できればどのような形状であってもよい。
【０１６６】
［Ｇ．利点］
本実施の形態によれば、ユーザーが指定した入力画像中の不適領域（テンプレートとしては不適切な領域）に基づいて、適切なテンプレートが自動的に生成される。このようなテンプレートの生成機能を用いることで、具体的な画像処理の処理内容を知らないユーザーであっても、適切なテンプレートを簡単に生成できるようになる。つまり、ユーザーは、テンプレートとして用いたくない領域（不適領域）を単に指定すればよく、このユーザーによって指定された不適領域に基づいて、テンプレートの候補（テンプレート矩形）が複数生成され、それらの複数の候補からテンプレートが自動的に生成される。
【０１６７】
つまり、画像処理装置が不適領域を避けてテンプレートを自動的に生成するので、画像処理についての経験や知識が乏しいユーザーであっても、テンプレートを適切に生成できる。
【０１６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１６９】
１  画像処理システム、２  ベルトコンベア、３  ワーク、４  カメラ、１００  画像処理装置、１０２  ＣＰＵ、１０４  ＲＡＭ、１０６  ＲＯＭ、１０８  カメラインターフェイス（Ｉ／Ｆ）、１１０  補助記憶装置、１１２  テンプレートマッチングプログラム、１１４  テンプレート生成プログラム、１２０  表示部、１２２  入力部、１２４  メモリーカードインターフェイス（Ｉ／Ｆ）、１２６  メモリーカード、１３０  バス、１５０  画像入力部、１５２  領域指定受付部、１５４  テンプレート生成部、１５６  テンプレート格納部、１６０  テンプレートマッチング部、２００  テンプレート。
【図２】
2014178241.tif 000015
【図３】
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【図４】
2014178241.tif 000017
【図６】
2014178241.tif 000018
【図１】
2014178241.tif 000019
【図５】
2014178241.tif 000020
【図７】
2014178241.tif 000021
【図８】
2014178241.tif 000022
【図９】
2014178241.tif 000023
【図１０】
2014178241.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
2014178241.tif 000026
【国際調査報告】
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