(57)【要約】    【課題】      均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成すること。    【解決手段】  インデックス画像生成装置では、ＤＳＰ等により、まずステップＳ１０００によりインデックス生成に使用する画像の取り込みを行い、続いてステップＳ１１００により微分を利用したエッジ検出処理を行う。その際、エッジが明確に検出できない場合には、エッジの強調処理を行う。次いで、ステップＳ１２００によりエッジに囲まれた閉空間以外の背景領域の塗り潰し処理を行い、次のステップＳ１３００により、閉空間の位置及び面積の調整である最適化処理を行い、次のステップＳ１４００により画像の平滑化処理を行う。そして、最後のステップＳ１５００によりこのようにして生成したインデックス画像をディレクトリサーバへ登録する。  【選択図】      図３
2005286799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インデックスとする対象画像のエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像以外の背景領域を塗り潰す塗り潰し手段と、
を有することを特徴とするインデックス画像生成装置。
【請求項２】
さらに、前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像の大きさ及び位置を制限して最適化する最適化手段、
を有することを特徴とする請求項１記載のインデックス画像生成装置。
【請求項３】
さらに、前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像を平滑化する平滑手段、
を有することを特徴とする請求項１記載のインデックス画像生成装置。
【請求項４】
前記エッジ検出手段は、インデックスとする対象画像のエッジを検出する際、エッジパターンを形成する輝度成分に所定係数を乗算してエッジを検出する、
ことを特徴とする請求項１記載のインデックス画像生成装置。
【請求項５】
さらに、インデックス画像を、対象画像のアドレスと関連付けてディレクトリサーバに登録する登録手段、
を有することを特徴とする請求項１記載のインデックス画像生成装置。
【請求項６】
インデックスとする対象画像のエッジを検出するステップと、
前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像以外の背景領域を塗り潰すステップと、
を有することを特徴とするインデックス画像生成方法。
【請求項７】
インデックスとする対象画像のエッジを検出する機能と、
前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像以外の背景領域を塗り潰す機能と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするインデックス画像生成用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止画等を取り扱う画像データベースシステムにおいて、静止画の検索に使用されるインデックス画像を生成するインデックス画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止画等を取り扱う画像データベースシステムにおいては、例えば、蝶や江戸小袖のような美術品の高精細静止画を対象とする場合がある。このような場合、画像をキーとして高精細静止画の検索・表示を行なうことが要求されており、従来の画像データベースシステムでは、ユーザが逐一、画像からサンプルイメージであるインデックス画像を生成していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述したように、静止画等を取り扱う画像データベースシステムにおいて、画像をキーとして高精細静止画の検索・表示を行なう方式を採用している場合、そのシステム性能はインデックス画像の品質に影響されるので、インデックス画像の生成はかなり注意深く手作業で行なう必要があった。
【０００４】
しかし、従来はユーザが逐一、手作業により画像からインデックス画像を生成していたため、一枚のインデックス画像を生成するのに数時間を要する場合があり、インデックス画像の生成にかなりの時間と労力の要る作業である、という問題があった。
【０００５】
また、これらの高精細静止画の検索・表示のために検索キーとして使用するインデックス画像は、インデックス画像内のノイズ成分を除去する前処理を実施すれば、インデックス画像の如何を問わず、高いシステム性能が得られる可能性が大きく、当該前処理の意義と重要性は十分に認識されているものの、このような前処理をユーザが逐一手作業で行う場合、かなりの時間と労力の要る作業である、という問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができるインデックス画像生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のインデックス画像生成装置は、インデックスとする対象画像のエッジを検出するエッジ検出手段と、前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像以外の背景領域を塗り潰す塗り潰し手段と、を有する構成を採る。
【０００８】
この構成によれば、エッジにより取り囲まれた対象画像以外の背景領域は塗り潰されるので、背景領域に存在するノイズ成分を除去することができ、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができる。
【０００９】
また、本発明のインデックス画像生成装置は、前記構成において、さらに、前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像の大きさ及び位置を制限して最適化する最適化手段、を有する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、エッジにより取り囲まれた対象画像の大きさ及び位置は二次元的に制限されるので、対象画像の大きさ及び位置はインデックス画像として最適化される。
【００１１】
また、本発明のインデックス画像生成装置は、前記構成において、さらに、前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像を平滑化する平滑手段、を有する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、エッジにより取り囲まれた対象画像は平滑化されるので、対象画像に含まれるノイズや、シャドウ、濃淡を除去することができ、さらに均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができる。
【００１３】
また、本発明のインデックス画像生成装置は、前記構成において、前記エッジ検出手段は、インデックスとする対象画像のエッジを検出する際、エッジパターンを形成する輝度成分に所定係数を乗算してエッジを検出する、構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、エッジパターンを形成する輝度成分に所定係数が乗算されるので、エッジが強調されることになり、エッジが明確でない場合でも、エッジを検出することができる。
【００１５】
また、本発明のインデックス画像生成装置は、前記構成において、さらに、インデックス画像を、対象画像のアドレスと関連付けてディレクトリサーバに登録する登録手段、を有する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、前述のようにして生成されたインデックス画像が対象画像のアドレスと関連付けてディレクトリサーバに登録されるので、均一で良好な品質をもったインデックス画像をディレクトリサーバに短時間で登録することができる。
【００１７】
本発明のインデックス画像生成方法は、インデックスとする対象画像のエッジを検出するステップと、前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像以外の背景領域を塗り潰すステップと、を有するようにした。
【００１８】
この方法によれば、エッジにより取り囲まれた対象画像以外の背景領域は塗り潰されるので、背景領域に存在するノイズ成分を除去することができ、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができる。
【００１９】
本発明のインデックス画像生成用プログラムは、インデックスとする対象画像のエッジを検出する機能と、前記エッジにより取り囲まれた前記対象画像以外の背景領域を塗り潰す機能と、をコンピュータに実行させるようにした。
【００２０】
このプログラムによれば、エッジにより取り囲まれた対象画像以外の背景領域は塗り潰されるので、背景領域に存在するノイズ成分を除去することができ、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態）
本発明の骨子は、インデックス画像を生成する際、対象画像のエッジを検出し、背景領域を塗り潰し、対象画像の配置の最適化を行い、平滑画像を生成し、これらの処理により、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することである。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係るインデックス画像生成装置１４０を含む画像データベースシステム１００の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１において、この画像データベースシステム１００は、画像サーバ１１０と、画像サーバ１１０に蓄積された複数画像のアドレスを提供するディレクトリサーバ１２０と、一台以上（ここでは、説明の便宜上、一台とする。）のユーザ端末１３０と、本発明の実施の形態に係るインデックス画像生成装置１４０とが、光ファイバ回線網等のブロードバンドネットワーク（以下、ネットワークという）１５０を介し相互接続されて構成されている。
【００２６】
画像サーバ１１０は、複数の高精細画像を格納した画像データベース１１１を有している。
【００２７】
ディレクトリサーバ１２０は、画像サーバ１１０に蓄積された複数画像のアドレスを提供するもので、デジタルコード列１２２、インデックス画像１２３、アドレス情報１２４が格納されたインデックステーブル１２１を有している。
【００２８】
デジタルコード列１２２は、画像サーバ１１０内の画像ファイルを代表するようなインデックス画像１２３を、画像検索用のデジタルコード列に予め変換して登録しておいたものである。
【００２９】
また、アドレス情報１２４は、インデックス画像１２３に対応する画像ファイルの画像データベース１１１におけるアドレスを示している。アドレス情報１２４は物理的であっても論理的であってもよい。なお、アドレス情報に限定されるものではなく、インデックス画像１２３と画像データベース１１１の画像とを関係付けるキー情報であってもよい。
【００３０】
ユーザ端末１３０は、マン・マシン・インターフェースを備えた図形描画プログラムを有しており、高精細静止画表示にも適したＬＣＤ型或いはＰＤＰ型のＨＤＴＶディスプレイ等を有して構成される。高精細静止画を取扱う場合には、図形描画プログラムを使用して、例えば、江戸小袖など、博物館情報の色彩を忠実に再現することが求められるので、各ユーザ端末はデジタルアーカイブの高精細静止画の表示に適するもので構成する。
【００３１】
図２に、本発明の実施の形態に係るインデックス画像生成装置１４０の構成を示すブロック図である。
【００３２】
図２において、このインデックス画像生成装置１４０は、ネットワーク１５０と接続されて通信処理を行う通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１４１と、ＣＰＵ１４２と、メモリ１４３と、プログラムを格納等したハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４４と、インデックス画像を生成するＤＳＰ１４５と、外部Ｉ／Ｆ１４６とを有しており、外部Ｉ／Ｆ１４６を介しディスプレイ１４７及びカメラ１４８等が接続されて構成されている。なお、ＤＳＰ１４５は、ＤＳＰ１４５に内蔵されたファームウエアにより、本発明のエッジ検出手段、塗り潰し手段、最適化手段、および平滑手段として機能するものである。また、ＣＰＵ１４２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４４に格納されたプログラムの実行により、登録手段として機能するものである。
【００３３】
次に、この画像データベースシステム１００において、蝶の画像検索を例にとって画像検索の手順を具体的に説明する。
【００３４】
ユーザが目的の蝶の画像を画像サーバ１１０から取り出そうとする場合、ユーザはまず、目的の蝶をユーザ端末１３０上でスケッチする（図１の（１）参照）。
【００３５】
次に、ユーザによって描かれたスケッチをユーザ端末１３０からディレクトリサーバ１２０へ送信する（図１の（２）参照）。
【００３６】
ディレクトリサーバ１２０では、ユーザ端末１３０から受信したスケッチ画像を画像検索用のデジタルコード列１２５に変換して（図１の（３）参照）、このデジタルコード列１２５を、インデックステーブル１２１に蓄積されているインデックス画像１２３に対応している画像検索用のデジタルコード列１２２と比較して、検索する（図１の（４）参照）。
【００３７】
そして、比較の結果、類似性のあるデジタルコード列１２２に対応している幾つかのインデックス画像１２３が選択されて（図１の（５）参照）、それらがユーザ端末１３０に表示される(図１の（６）参照)。
【００３８】
ユーザは、ユーザ端末１３０に表示されたインデックス画像１２３の中から目的とする画像データを代表していると思われるインデックス画像１２３を選択する(図１の（７）参照)。
【００３９】
すると、そのインデックス画像１２３と関連付けられた画像データが、画像サーバ１１０からユーザ端末１３０に配信されて表示される(図１の（８）参照)。
【００４０】
このように、この画像データベースシステム１００によれば、画像サーバ１１０に格納されている画像をユーザが自由に描くスケッチ画像等をキー情報とし、インデックス画像１２３と比較して目的の画像を検索するため、インデックス画像１２３の品質により、画像検索の成功または失敗が決定される。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、ユーザが逐一画像からインデックス画像１２３を生成するのではなく、インデックス画像生成装置１４０により、自動的に、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成するようにしたものである。
【００４２】
次いで、本実施の形態の特徴であるインデックス画像生成装置１４０の動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
図３は、実施の形態に係るインデックス画像生成装置の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
このインデックス画像生成装置では、ＤＳＰ１４５等による演算処理を利用したインデックスの生成過程を示す。上記処理過程を経てインデックス画像を生成することにより、均一で良好な品質のインデックス画像が得られ、生成されたインデックス画像をディレクトリサーバ１２０で使用することが可能となる。
【００４５】
本発明による画像データベースシステムにおけるインデックス自動生成方式は、画像の取り込み処理、エッジ検出処理、背景塗り潰し処理、配置の最適化処理、画像の平滑化処理を行う。なお、配置の最適化処理と、画像の平滑化処理とは、省略しても良いが、これらの処理も併せて行うことにより、より均一で良好な品質をもったインデックス画像を生成することが可能となり、生成されたインデックス画像をディレクトリサーバ１２０で使用することが可能となる。
【００４６】
以下、図３のフローチャートを参照して、これらの処理を詳細に説明する。
【００４７】
（画像の取り込み処理）
まず、ステップＳ１０００のインデック生成に使用する画像の取り込み処理を行う。
【００４８】
具体的には、インデックス生成装置１４０は、カメラ１４７によりインデックとすべき画像を撮影し、インデック生成に使用する画像を取り込む。
【００４９】
なお、インデックス生成に使用する画像は、カメラ１４７により取り込んだ画像だけでなく、画像サ−バ１１０や他のサーバ（図示せず）に登録されている画像であっても良い。つまり、例えば、画像サ−バ１１０に登録されている画像に、インデックス画像が生成されてなく、そのインデックス画像がディレクトリサーバ１２０に登録されていない場合には、画像サーバ１１０に格納されている画像をダウンロードして、インデックス画像を生成するようにしても勿論よい。
【００５０】
（エッジ検出処理）
次に、ステップＳ１１００の微分を利用したエッジ検出処理を行う。なお、このエッジ検出処理の際に、下記に示すような理由により必要に応じエッジの強調処理を追加するようにしても良い。
【００５１】
つまり、エッジパターンは画像フレーム内の各画素（ピクセル）における輝度成分により構成される。そこで、ＤＳＰ１４５は、エッジ検出手段として機能して、各画素（ピクセル）における輝度成分について、ｘ軸方向、及びｙ軸方向でそれぞれ微分して合成することによりエッジパターンを生成して、更に画像上に重畳して描くことにより、エッジとして明確に判別することができる。また、エッジを形成する曲線を太くすることにより、エッジによる閉空間が形成されるので対象画像と背景とを判別することができる。
【００５２】
本実施の形態では、基本的な考え方を拡張した下記に示す幾つかののエッジ検出方法により、対象画像のエッジを検出する。その概要は次の通りである。
【００５３】
例えば、ｘｙ座標空間における点（ｉ，ｊ）における関数ｆ[ｉ，ｊ]のｘ成分及びｙ成分に関して、微分（差分）は次式で定義される。
【００５４】
Δｘｆ＝ｆ[ｉ+1，ｊ]−ｆ[ｉ-1，ｊ]                              ・・・（式１）
Δｙｆ＝ｆ[ｉ，ｊ+1]−ｆ[ｉ，ｊ-1]                              ・・・（式２）
【００５５】
次に、（式１）、（式２）に於けるエッジの方向性（ｘ軸、ｙ軸）をなくすために、関数ｆ[ｉ，ｊ]の勾配ｇ[ｉ，ｊ]を考慮に入れて次の関数を定義する。
【００５６】
ｇ [ｉ，ｊ]＝[（Δｘｆ）２+（Δyｆ）２]１／２                    ・・・（式３）
ｇ [ｉ，ｊ]＝｜Δｘｆ｜+｜Δyｆ｜                               ・・・（式４）
ｇ [ｉ，ｊ]＝max(｜Δｘｆ｜,｜Δyｆ｜)                          ・・・（式５）
【００５７】
そこで、式（式３）、（式４）、或いは（式５）に従って、Δｘｆ、Δｙｆによりエッジを表す空間フイルタ関数ｇ [ｉ，ｊ]を生成する。
【００５８】
これらの空間フイルタを二次元空間上で３×３の近傍画素を含む領域に拡張して生成したオペレータ（コンピュータによる微分演算子）を適用することによりエッジ検出の演算が実行される。
【００５９】
エッジ検出のためにはPrewittフイルタ、Sobelフイルタ等のオペレータ（コンピュータによる微分演算子）が使われる。Prewittフイルタ、Sobelフイルタ等はエッジを際立たせるのに優れているので、本発明に使用されるインデックス画像の生成に適する。
【００６０】
一方、２次微分まで考慮に入れたラプラシアン（Laplacian）は、エッジ検出と、画像の精細度向上とに対して優れた特性を有する。つまり、ラプラシアン▽２ｆは、以下の（式６）で定義される。
【００６１】
▽２ｆ＝∂２ｆ／∂ｘ２＋∂２ｆ／∂ｙ２                            ・・・（式６）
【００６２】
ここで、一回目の微分をｉ＋１とｉ、二回目の微分をｉとｉ−１で行なうと、∂２ｆ／∂ｘ２は次の（式７）で与えられる。
【００６３】
∂２ｆ／∂ｘ２＝ｆ[ｉ+1，ｊ] +ｆ[ｉ-1，ｊ] - 2ｆ[ｉ，ｊ]        ・・・（式７）
【００６４】
従って、ラプラシアン▽２ｆは、以下の（式８）となる。
【００６５】
▽２ｆ＝ｆ[ｉ-1，ｊ] +ｆ[ｉ+1，ｊ] +ｆ[ｉ，ｊ-1] +ｆ[ｉ，ｊ+1] -4ｆ[ｉ，ｊ]
・・・（式８）
【００６６】
次に、ボケのある画像からボケのない画像を生成する処理は、次のようにしてラプラシアンを使って実行される。
【００６７】
ボケのない画像を表す関数をＢ(ｘ,ｙ,ｔ)とし、ボケの含まれている画像をｆ(ｘ,ｙ,ｔ)とする。Ｂ(ｘ,ｙ,ｔ)がｔ＝τの近傍で級数展開が可能であり、ｆ(ｘ,ｙ,ｔ)のテーラー展開で表されると仮定すれば、次の（式９）が得られる。
【００６８】
Ｂ(ｘ,ｙ,ｔ)＝ｆ(ｘ,ｙ,τ)−τ∂ｆ/∂ｔ+τ２/2・∂２ｆ／∂ｔ２−・・・
・・・（式９）
【００６９】
ここで、画像のボケを拡散過程のモデルで表せば、∂ｆ/∂ｔはラプラシアンで与えられる。即ち、以下の(式１０)である。
【００７０】
∂ｆ/∂ｔ＝ｋ∇２ｆ                                        ・・・(式１０)
【００７１】
ここで、（式９）でτについて、二次以上の項を省略すれば、（式９）、（式１０）からＢ(ｘ,ｙ,ｔ)は、以下の（式１１）により与えられる。
【００７２】
Ｂ(ｘ,ｙ,ｔ)＝ｆ(ｘ,ｙ,τ)−ｋτ∇２ｆ                    ・・・（式１１）
【００７３】
このように、ラプラシアンにより画像を見かけ上、高精細化することができるので、エッジが形成され難い、例えば同色系パターンと背景との識別に使用できる。
【００７４】
上述のPrewittフイルタ、Sobelフイルタ等のオペレータ（コンピュータによる微分演算子）はΔｘｆ、Δｙｆに適用される。また、ラプラシアンフィルタのオペレータ（コンピュータによる微分演算子）は２次元の２階微分に適用される。上述の説明では、各フィルタは３×３であるとしたが、５×５或いはそれ以上でもかまわない。
【００７５】
一例として、ＭＡＴＬＡＢによるシミュレーション結果では、Sobelフイルタとラプラシアンフィルタの場合に良好な結果が得られている。このシミュレーション結果に基づき両フィルタによる予備実験を実施した結果、Sobelフイルタをｘ軸、及びｙ軸に適用し、それらの絶対値の和によりエッジを生成する方法を発明した。実験の結果、この絶対値和法の優位性が確認できた。この結果を利用して、テキサスインストルメント社のＤＳＰ（TMS32C6416）を使って実施したインデックス生成でも、Sobelフィルタを適用して実施し良好な結果が得られた。
【００７６】
（エッジの強調）
エッジが明確に検出できない特殊な画像では、このステップＳ１１００のエッジ検出処理の際に、エッジを強調する処理を追加する。
【００７７】
エッジの強調は、エッジパターンを形成する輝度成分（Ｙ信号成分）の値に比例係数Ｋを乗じて生成する。通常、Ｋ＝１．３、Ｋ＝１．５等の値が望ましい値であるが、これらの値に限定されることはない。一例として行なった実証実験では、エッジパターンに比例係数（Ｋ＝１.３、１.５）を乗じた画像で背景に影響なくエッジが強調されている。
【００７８】
更に必要な場合には、画像のγ特性を強調する方法も挙がられる。これには次の２通りがある。
【００７９】
第一の方法は次の通りである。
（１）γ値を１より大きく設定し、本実施の形態の方法によりインデックス画像を生成する。
（２）生成されたインデックス画像を使用してエッジパターンを形成し、背景を単色に塗り潰してサンプル画像としての完全性を検証する。
【００８０】
第二の方法は次の通りである。
（１）エッジパターンを形成し、背景を白色に塗り潰してγ＝１のサンプル画像を生成する。
（２）生成されたγ＝1のサンプル画像を基にして、γ値を１より大きく設定し、本発明の方法によりインデックス画像を生成する。
【００８１】
一例として行なった実証実験では、それぞれ第一、及び第二の方法によりγ値を１より大きく設定し、静止画に対するγ補正と通常のエッジパターンの生成を組み合わせることによりインデックス画像を生成した。なお、通常の画像では、γが２．５以下の範囲の値を持った画像は違和感なく観察される。
【００８２】
（背景の塗り潰し処理）
次に、ステップＳ１２００の閉空間の外側である背景の塗り潰し処理を行う。
【００８３】
つまり、ＤＳＰ１４５が、塗り潰し手段として機能して、エッジにより取り囲まれた閉空間の外側（或いは内側）の背景領域を、一様なレベル及び色相の単一色により塗りつぶす。これにより対象とする静止画の外側に存在する背景のノイズ成分を除去することができる。ここで、ノイズには画像上のランダムノイズの他に、不要な画像成分やパターンノイズが含まれる。
【００８４】
例えば、赤色系を主体とした小袖のエッジ付き画像の背景は、白色或いはグレイのような、一様なレベル及び色相の信号であるのが望ましい。このようにすれば、小袖と背景で色相が大きく異なっているので、エッジにより小袖と背景とを容易に分けることができる。
【００８５】
よって、エッジパターンにより閉空間を形成し、その閉空間の外側である背景に対して白色、青色、或いは灰色等の任意の単一色を与えて塗り潰すことが可能である。画像検索では、例えば、白色等の基準色に塗り潰した背景を使う。
【００８６】
このように、ステップＳ１１００の処理によりエッジを検出した後で、このステップＳ１２００の処理により背景を白色に塗り潰した小袖の例では、エッジを検出した後で背景を白色に塗り潰したことにより、背景部分におけるノイズが自動的に除去されることになる。
【００８７】
これらの実験的所見により、実際の処理では、エッジで取り囲まれた閉空間のみを小袖として認識すればよい事は明らかである。
【００８８】
（インデックス画像配置の最適化処理）
次に、ステップＳ１３００のインデックス画像配置の最適化処理を行う。
【００８９】
この最適化処理では、ＤＳＰ１４５が最適化手段として機能して、エッジにより認識される閉空間の大きさ及び位置を、ｘ軸方向、並びにｙ軸方向に制限を加えることにより、二次元的に制御して、その閉空間面積の最大化と閉空間位置の最適化を図る。
【００９０】
例えば、小袖の画像は、裾がｘ軸と平行して配置されているので、裾のラインが基準線として認識される。そこで、ｘ軸と直交する軸をｙ軸とする。それぞれｘ軸、及びｙ軸に平行な直交する二直線によって取り囲まれた四辺形を検索対象画像である小袖と背景の占める領域とする。
【００９１】
この四辺形の上下方向に、検索対象画像である小袖が丁度入るように、小袖の縦方向のサイズを拡大して調整した上で、左右両方向のマージンが相等しくなるように背景上の小袖の位置を調整してゆき、小袖を所定の位置に配置する。このとき、小袖以外の背景は、前述のステップＳ１２００の処理により、基準色（本発明では白色）に塗り潰されている。この操作を、ここではインデックス画像配置の最適化という。小袖のサンプル画像配置の最適化実験の一例では、この処理方式の実用性が確認された。
【００９２】
（平滑画像の生成）
次に、ステップＳ１４００の画像の平滑化処理を行う。
【００９３】
この平滑画像生成処理では、平滑化された画像をインデックス画像としてディレクトリサーバ１２０に自動登録するために、ＤＳＰ１４５が平滑手段として機能して、エッジにより生成された閉空間の大きさ及び位置の最大化と最適化に引続き、閉空間により生成された画像に対して、平滑化画像を生成する。これにより、対象画像に含まれるノイズ、或いはシャドウや濃淡を除去することが可能となる。
【００９４】
つまり、エッジパターンにより検索対象画像を内部に含む閉空間が形成されると、エッジパターンが検索対象画像を取り囲んでいる。この検索対象画像に、不要な影等の濃淡、細かすぎる模様、或いは高い空間周波数のノイズがあると、検索の成功率を低下させる可能性がある。従って、検索対象画像におけるこれらの不要成分を除去したインデックス画像を生成するために、ＤＳＰ１４５による空間的平均化処理が望ましい。この空間的平均化処理によって生成された小袖の平滑画像では、不要の成分が除去されることになる。
【００９５】
（インデックス画像の自動登録）
次に、ステップＳ１５００のインデックス画像の自動登録処理について説明する。
【００９６】
以上のようにして生成されたインデックス画像は、画像サーバ１１０に登録される高精細静止画のアドレスと関連付けて、ＣＰＵ１４２が登録手段として機能することにより、ディレクトリサーバ１２０のインデックステーブル１２１に登録される。
【００９７】
インデックス画像生成装置１４０からディレクトリサーバ１２０へのインデックス画像の送信の際、インデックス画像をそのまま送信しても良いが、送信データ量を削減するため、インデックス画像を縮小して送信するようにしても良い。
【００９８】
従って、自動登録においては高精細静止画から生成した特徴量を表すインデックスコードを、画像サーバ１１０に格納した高精細静止画のアドレスと対応させて、ディレクトリサーバ１２０のインデックステーブル１２１に登録される。
【００９９】
図４は、インデックスとする対象画像を小袖の画像とした場合におけるインデックス画像生成装置１４０からディレクトリサーバ１２０へインデックス画像が登録されるまでを説明する説明図である。
【０１００】
つまり、図４に示すように、インデックス画像生成装置１４０では、ＤＳＰ１４５のファームウエアの実行によるアプリケーションにより、カメラ１４７等により撮影した小袖のオリジナルコンテンツ４０１を読み込み、エッジを抽出して、エッジにより囲まれた対象画像領域以外の背景領域を塗り潰し、配置の最適化処理および対象画像の平滑化処理を行い、必要に応じ縮小して、ディレクトリサーバ１２０へ送信する。
【０１０１】
ディレクトリサーバ１２０でも、サーバアプリケーションにより、必要に応じ、インデックス画像生成装置１４０からのインデックス画像を縮小等して、画像サーバ１１０に格納した高精細静止画のアドレスと対応させ、インデックス画像４０２としてディレクトリサーバ１２０のインデックステーブル１２１に登録する。
【０１０２】
なお、本実施の形態のシステムでは、自動登録プログラムはJava（Ｒ）プログラム等で作成し、小袖の画像データすべてを登録した。
【０１０３】
そして、約３００点の小袖のサンプル画像はインデックス画像と共に、それぞれ画像サーバ１１０、ディレクトリサーバ１２０に格納して、データベースの画像検索を可能とした。自動登録されたインデックス画像を検索表示に供し、システム性能を検証した結果、９９．６％の精度、という良好な性能が確認できた。
【０１０４】
このように、本実施の形態によれば、画像データベースシステム１００に使用されるインデックス画像を自動生成することにより、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができる。
【０１０５】
その結果、本実施の形態によれば、インデックス画像を検索キーとした検索の成功率の向上と、インデックス生成の費用削減という、効果が得られる。
【０１０６】
つまり、エッジ検出と背景領域の塗り潰しを自動化することにより、インデックスの対象とする静止画の外側に存在する背景のノイズ成分を除去することができるので、画像上のランダムノイズの他にも、不要な画像成分やパターンノイズを除去することができる。これによって、このようなインデックス画像を検索キーとした検索の成功率を向上させることが可能となる。
【０１０７】
また、平滑化された画像をインデックス画像としてディレクトリサーバ１２０に自動登録することにより、ノイズ、或いはシャドウや濃淡を除去することが可能であるため、これによっても画像をキーとした検索の成功率を向上させることが可能となる。
【０１０８】
画像の微分により生成されたエッジにより形成される閉空間を利用し、この対象画像により形成される閉空間面積の最大化と、閉空間位置の最適化を図ることにより、インデックス生成の作業時間の短縮が可能となるため、静止画コンテンツの生成におけるインデックス生成の費用削減を図ることが可能となる。
【０１０９】
なお、前述の実施の形態では、スケッチ画像を描いて画像検索を行うユーザ端末１３０と、インデックス画像を生成するインデックス画像生成装置１４０とを別々の装置により説明したが、本発明では、これに限らず、画像検索を行うユーザ端末１３０に、インデックス画像を生成するインデックス画像生成装置１４０の機能を持たせるようにしても良い。つまり、ユーザ端末１３０は、スケッチ画像を描いてこれを検索キーとして画像検索を行うのではなく、カメラやスキャナ、さらにはインターネット等を介し他の端末やサーバから取り込んだ画像から自動的にインデックス画像を生成して、これを検索キーとして画像検索を行うようにしても勿論よい。このようにすれば、ユーザは、スケッチ画像を描く必要がなく、カメラやスキャナなどから取り込んだ画像からインデックス画像を生成して、これを検索キーとして画像検索できるので、より簡単かつ正確に高精細画像の画像検索を行うことができることになる。
【０１１０】
また、本実施の形態では、画像サーバ１１０と、ディレクトリサーバ１２０とを独立して構成してネットワーク１５０により接続して説明しているが、本発明では、これに限らず、画像サーバ１１０とディレクトリサーバ１２０とを同一のサーバに構成するようにしても勿論よい。
【０１１１】
また、前記ステップＳ１１００のエッジ検出処理と、前記ステップＳ１４００の空間的平均化処理による画像平滑化処理とを適用して検索に適した画像を生成する過程には、例えば、次の２通りの方法が考えられる
【０１１２】
（１）最初にSobel型フィルタでエッジパターンを生成し、次に空間的平均化処理により画像を平滑化する第一の方法。
（２）最初に空間的平均化処理により画像を平滑化し、次にSobel型フィルタでエッジパターンを生成する第二の方法。
【０１１３】
つまり、ステップＳ１１００のエッジ検出処理と、ステップＳ１４００の空間的平均化処理による画像平滑化処理とを、入れ替えても良い。
【０１１４】
上述の第一及び第二の方法を実験的に比較した結果、ノイズに注目すれば第一の方法が優れており、輪郭に注目すれば第二の方法が優れていることが判った。従って、これらの方法は両者とも有効である。
【０１１５】
また、前記実施の形態では、対象画像として、江戸小袖等の全体画像を一例に説明したが、江戸小袖などに描かれている図案は似ているものが多いので、江戸小袖の一部分に描かれている部分画像である鶴の図案をパターンとして認識して抽出し、これをインデックス画像として使用するようにしても良い。この場合にも、上述の方法を適用することにより、画像全体のパターンと同様に、部分画像として認識された図案を選択して、自動的に位置、及び大きさを制御し、インデックス画像を生成することが可能である。つまり、江戸小袖に描かれている部分画像である鶴の図案をパターンとして選択し、選択された鶴の図案を使用し、上述の方法によりインデックスとして使用可能な画像を生成することになる。
【０１１６】
一例として、江戸小袖に描かれている鶴の図案を選択して抽出したパターンを採りあげて実験した実証実験では、元画像に対してSobelフィルタをかけてエッジを抽出し、抽出したエッジを元のカラー信号に重畳し、背景を塗り潰したり、鶴の画像の平滑化を行った。実験結果は良好であり、部分画像のパターンもインデックス画像として使用できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明に係るインデックス画像生成装置は、均一で良好な品質をもったインデックス画像を短時間で生成することができる、という作用効果を有し、博物館等における情報管理の一環としてのインデックス生成や、教育産業、学校等における教材用インデックス画像の生成、その他、画像検索を利用した画像データベースシステムにおけるインデックス生成の一般用途等のおける技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るインデックス画像生成装置を含む画像データベースシステムの構成を示すブロック図
【図２】実施の形態に係るインデックス画像生成装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態に係るインデックス画像生成装置の動作を示すフローチャート
【図４】小袖画像がインデックス画像として登録されるまでを示す説明図
【符号の説明】
【０１１９】
１００  画像データベースシステム
１１０  画像サーバ
１２０  ディレクトリサーバ
１３０  ユーザ端末
１４０  インデックス画像生成装置
１４２  ＣＰＵ（登録手段）
１４５  ＤＳＰ（エッジ検出手段、塗り潰し手段、最適化手段、平滑手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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