(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出手段と、
前記複数の相関値の夫々から所定の基準値を減算した後に、該減算された複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出手段と
を備え、
前記第２算出手段は、前記第１算出手段により算出される複数の相関値を含む曲線又は曲面の最小値を前記基準値として前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とするテンプレートマッチング処理装置。
【請求項２】
前記第１算出手段は、前記テンプレート画像を前記画素単位で縦方向及び横方向に向かって二次元的にずらしつつ、前記相関値を算出することを特徴とする請求項１に記載のテンプレートマッチング処理装置。
【請求項３】
前記第２算出手段は、前記第１算出手段により算出される複数の相関値のうちの最小値を前記基準値として前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のテンプレートマッチング処理装置。
【請求項４】
前記第２算出手段は、前記第１算出手段により算出される複数の相関値のうち相対的に小さいｎ個（但し、ｎは２以上の整数）の相関値の平均値を前記基準値として前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のテンプレートマッチング処理装置。
【請求項５】
前記第２算出手段は、前記複数の相関値のうちの最大値に相当する座標位置及び前記複数の相関値の重心の座標位置の夫々に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のテンプレートマッチング処理装置。
【請求項６】
前記第１算出手段は、マトリクス状に分布する画素単位毎に複数の前記相関値を算出することを特徴とする請求項１に記載のテンプレートマッチング処理装置。
【請求項７】
前記複数の相関値のうちの最大値の列方向及び行方向の夫々の両近傍の二つの相関値の大小関係を判定する判定手段を更に備え、
前記第２算出手段は、前記マトリクス状に分布する画素単位の列又は行毎の相関値のうち、前記判定手段により小さいと判定された相関値が位置する側の端部の相関値の平均値を前記基準値として前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とする請求項６に記載のテンプレートマッチング処理装置。
【請求項８】
前記第１算出手段は、前記端部付近の相関値の分布が略平坦になる前記テンプレート画像を用いて前記複数の相関値を算出することを特徴とする請求項７に記載のテンプレートマッチング処理装置。
【請求項９】
入力される検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出工程と、
前記複数の相関値の夫々から所定の基準値を減算した後に、該減算された複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出工程と
を備え、
前記第２算出工程は、前記第１算出工程により算出される複数の相関値を含む曲線又は曲面の最小値を前記基準値として前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とするテンプレートマッチング処理方法。
【請求項１０】
参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生装置であって、
前記参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出画像を取得する画像取得手段と、
前記検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出手段と、
前記複数の相関値の夫々から所定の基準値を減算した後に、該減算された複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出手段と、
前記第２算出手段により算出された前記検出画像の座標位置に基づいて、前記検出画像の歪み及び位置ズレの少なくとも一方を補正する補正手段と、
前記歪み及び位置ズレの少なくとも一方が補正された検出画像に含まれる前記記録情報を再生する再生手段と
を備え、
前記第２算出手段は、前記第１算出手段により算出される複数の相関値を含む曲線又は曲面の最小値を前記基準値として前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１１】
参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生方法であって、
前記参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出画像を取得する画像取得工程と、
前記検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出工程と、
前記複数の相関値の夫々から所定の基準値を減算した後に、該減算された複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出工程と、
前記第２算出工程により算出された前記検出画像の座標位置に基づいて、前記検出画像の歪み及び位置ズレの少なくとも一方を補正する補正工程と、
前記歪み及び位置ズレの少なくとも一方が補正された検出画像に含まれる前記記録情報を再生する再生工程と
を備え、
前記第２算出工程は、前記第１算出工程により算出される複数の相関値を含む曲線又は曲面の最小値を前記基準値として前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出することを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のテンプレートマッチング処理装置に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記第１算出手段及び前記第２算出手段のうち少なくとも一部として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のホログラム再生装置に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記画像取得手段、前記第１算出手段、前記第２算出手段、前記補正手段及び前記再生手段のうち少なくとも一部として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理におけるテンプレートマッチング処理を行うテンプレートマッチング処理装置及び方法、ホログラフィック記録媒体に対して情報の再生を行うホログラム再生装置及び方法、並びにこれらのテンプレートマッチング処理装置及びホログラム再生装置に用いられるコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テンプレートマッチング処理として、テンプレート画像を検出画像内の候補点領域全体に渡って１画素ずつずらしながら、夫々の位置においてテンプレート画像と検出画像の相関値を算出し、相関値が最大となる座標位置を求める処理方法が知られている。係るテンプレートマッチング処理は、画像処理にて画像の位置を求める際に実行され、具体的には例えばホログラム再生技術にてデータを再生する際に実行される。係るテンプレートマッチング処理では、検出画像の画素単位（ピクセル単位）での位置ないしは位置ズレを求めることができる。【０００３】
他方、テンプレートマッチング処理の精度をより向上させる試みがなされている。例えば、特許文献１には、多変数多項式回帰曲面を用いて、サブピクセル単位での検出画像の位置を求める技術が開示されている。また、特許文献２には、相関値の最大値とその周辺部の相関値との差ないしは傾きを用いて、サブピクセル単位での検出画像の位置を求める技術が開示されている。また、特許文献３には、相関値の最大値とその周辺部の相関値との位置関係から、画素間の相関値を直線式ないしは曲線式にて補完することで、サブピクセル単位での検出画像の位置を求める技術が開示されている。【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２０４３６号公報
【特許文献２】特開平１０−１２４６６６号公報
【特許文献３】特開２００１−１９５５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの技術は、テンプレートマッチング処理の精度を向上させようとすればするほど、複雑な演算を行う必要があり、実用的でないないしはコストがかかるという技術的な問題点を有している。【０００６】
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、テンプレートマッチング処理の精度を向上させつつ、複雑な演算を必要としないテンプレートマッチング処理装置及び方法、このようなテンプレートマッチング処理装置を備えるホログラム再生装置及び方法、並びにコンピュータを該テンプレートマッチング処理装置及びホログラム再生装置として実行させるコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（テンプレートマッチング処理装置）
本発明のテンプレートマッチング処理装置は上記課題を解決するために、入力される検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出手段と、前記複数の相関値の重心（相関値を重みとする重心）の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出手段とを備える。【０００８】
本発明のテンプレートマッチング処理装置によれば、第１算出手段の動作により、入力される検出画像と所定のテンプレート画像との相関値が算出される。このとき、入力される画像に対して、比較の対象となるテンプレート画像を画素単位で（即ち、ピクセル単位で）ずらしながら相関値が算出される。即ち、テンプレート画像をずらした回数に応じて複数の相関値が算出される。テンプレート画像と同一ないしは類似している画像が検出画像中の一の画素位置に含まれる場合には、該一の画素位置における相関値は相対的に大きくなる。他方、テンプレート画像と同様ないしは類似している画像が検出画像中の他の画素位置に含まれていない場合には、該他の画素位置における相関値は相対的に小さくなる。【０００９】
本発明では特に、第２算出手段の動作により、第１算出手段により算出された複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、検出画像の座標位置が算出される。具体的には、この重心の座標位置において、検出画像とテンプレート画像とが最も高い相関関係を有している。つまり、重心の座標位置に基づいて例えば検出画像の位置の基準として検出画像中に予め付加されているマーカの位置が判明し、その結果検出画像の座標位置が算出される。この検出画像の座標位置は、例えば所定平面ないしは空間上における座標として直接的に算出されてもよいし、或いは例えば基準位置からの検出画像の位置ズレ量として間接的に算出されてもよい。【００１０】
この場合、重心の座標位置は、実際に相関値が算出される際の分解能である画素単位（ピクセル単位）を超えて、サブピクセル単位で算出される。というのも、本発明に係るテンプレートマッチング処理装置は、実際に算出される相関値のみを用いて検出画像の座標位置を算出するのではなく、その相関値から得られる相関値の重心を用いて検出画像の座標位置を算出しているためである。言い換えれば、画素単位で算出される相関値の間隙に位置し得る重心を用いて検出画像の座標位置を算出しているためである。これにより、本発明に係るテンプレートマッチング処理装置は、サブピクセル単位での検出画像の座標位置を算出することができる。【００１１】
加えて、重心は比較的簡単な演算（例えば、第１算出手段により算出される相関値とその相関値が算出される場合の画素位置等を用いた簡単な演算）で算出することができる。従って、複雑な演算を行う必要がないという利点をも併せ持っている。つまり、検出画像の座標位置を高精度に算出しつつも、それに要する処理負荷を低減することができるという二つの大きな利点を併せ持っている。【００１２】
本発明のテンプレートマッチング処理装置の一の態様では、前記第１算出手段は、前記テンプレート画像を前記画素単位で縦方向及び横方向に向かって二次元的にずらしつつ、前記相関値を算出する。【００１３】
この態様によれば、テンプレート画像は、単に一の方向に向かって一次元的にずらされるのではなく、検出画像の画像面に沿って二次元的にずらされる。従って、二次元的に分布する複数の相関値を算出することができる。その結果、相関値の重心はより正確に求められる。これにより、検出画像の座標位置をより高精度に算出することができる。【００１４】
本発明のテンプレートマッチング処理装置の他の態様は、前記第２算出手段は、前記第１算出手段により算出される複数の相関値を含む曲線又は曲面の最小値を前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出する。【００１５】
この態様によれば、複数の相関値の夫々から、複数の相関値を含む曲線又は曲面の最小値（即ち、第１算出手段により算出される複数の相関値の分布から予想される相関値の最小値）を減算した後に、重心が求められる。この減算処理を行うことにより、比較的簡易な演算で、相関値が最大となる位置の演算がより正確なものとなり、その結果、検出画像の座標位置をより高精度にすることができる。【００１６】
本発明のテンプレートマッチング処理装置の他の態様は、前記第２算出手段は、前記第１算出手段により算出される複数の相関値のうちの最小値を前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出する。【００１７】
この態様によれば、複数の相関値の夫々から、第１算出手段により算出される複数の相関値中の実際の最小値を減算した後に、重心が求められる。この減算処理を行うことにより、比較的簡易な演算で、相関値が最大となる位置の演算がより正確なものとなり、その結果、検出画像の座標位置をより高精度にすることができる。【００１８】
本発明のテンプレートマッチング処理装置の他の態様は、前記第２算出手段は、前記第１算出手段により算出される複数の相関値のうち相対的に小さいｎ個（但し、ｎは２以上の整数）の相関値の平均値を前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出する。この減算処理を行うことにより、比較的簡易な演算で、相関値が最大となる位置の演算がより正確なものとなり、その結果、検出画像の座標位置をより高精度にすることができる。【００１９】
本発明のテンプレートマッチング処理装置の他の態様は、前記第２算出手段は、前記複数の相関値のうちの最大値に相当する座標位置及び前記複数の相関値の重心の座標位置の夫々に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する。【００２０】
この態様によれば、検出画像の座標位置をより高精度に算出することができる。【００２１】
本発明のテンプレートマッチング処理装置の他の態様は、前記第１算出手段は、マトリクス状に分布する画素単位毎に複数の前記相関値を算出する。【００２２】
この態様によれば、マトリクス状に分布する複数の相関値を算出することができる。その結果、相関値の重心はより正確に求められる。これにより、検出画像の座標位置をより高精度に算出することができる
上述の如くマトリクス状に分布する画素単位毎に複数の相関値を算出するテンプレートマッチング処理装置の態様では、前記複数の相関値のうちの最大値の列方向及び行方向の夫々の両近傍の二つの相関値の大小関係を判定する判定手段を更に備え、前記第２算出手段は、前記マトリクス状に分布する画素単位の列又は行毎の相関値のうち、前記判定手段により小さいと判定された相関値が位置する側の端部の相関値の平均値を前記複数の相関値の夫々から減算した後に、該減算された複数の相関値の前記重心の座標位置に基づいて前記検出画像の座標位置を算出するように構成してもよい。【００２３】
このように構成すれば、判定手段の動作により、画素単位の列又は行毎に、相関値の最大値の両近傍に位置する相関値の大小関係が判定される。大小関係の判定に基づいて、画素単位の列又は行毎に、小さい相関値が位置する側の端部の相関値が抽出される。例えば、１つの列が５つの画素単位から構成されており、且つ３つ目の画素単位に係る相関値が最大であれば、２つ目及び４つ目の画素単位に係る相関値の大小関係が判定される。４つ目の画素単位に係る相関値の方が２つ目の画素単位に係る相関値よりも小さいと判定されれば、端部の相関値として５つ目の画素単位に係る相関値が抽出される。【００２４】
このように、画素単位の列又は行毎に抽出された複数の端部の相関値の平均値が複数の相関値の夫々から減算された後に、重心が求められる。この減算処理を行うことにより、比較的簡易な演算で、相関値が最大となる位置の演算がより正確なものとなり、その結果、検出画像の座標位置をより高精度にすることができる。【００２５】
上述の如く判定手段を備えるテンプレートマッチング処理装置の態様では、前記第１算出手段は、前記端部付近の相関値の分布が略平坦になる前記テンプレート画像を用いて前記複数の相関値を算出するように構成してもよい。【００２６】
このように構成すれば、端部付近の相関値は概ね同一となり、結果として端部の相関値を複数の相関値の最小値と同一視することができる。従って、重心を求める際の演算をより簡易なものとすることができ、その結果、検出画像の座標位置をより容易に算出することができる。【００２７】
（テンプレートマッチング処理方法）
本発明のテンプレートマッチング処理方法は上記課題を解決するために、入力される検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出工程と、前記複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出工程とを備える。【００２８】
本発明のテンプレートマッチング処理方法によれば、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置が有する各種利益と同様の利益を享受することが可能となる。【００２９】
尚、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置における各種態様に対応して、本発明に係るテンプレートマッチング処理方法も各種態様を採ることが可能である。【００３０】
（ホログラム再生装置）
本発明のホログラム再生装置は上記課題を解決するために、参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生装置であって、前記参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出画像を取得する画像取得手段と、前記検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出手段と、前記複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出手段と、前記第２算出手段により算出された前記検出画像の座標位置に基づいて、前記検出画像の歪み及び位置ズレの少なくとも一方を補正する補正手段と、前記歪み及び位置ズレの少なくとも一方が補正された検出画像に含まれる前記記録情報を再生する再生手段とを備える。【００３１】
本発明のホログラム再生装置によれば、参照光をホログラフィック記録媒体へ照射することで検出光が得られる。そして、画像取得手段の動作により、検出光に基づいて、記録情報が含まれている検出画像が取得される。【００３２】
本発明では特に、この検出画像に対して、上述した本発明に係るテンプレートマッチング処理装置（即ち、第１算出手段及び第２算出手段）の動作によりテンプレートマッチングが行なわれる。その後、検出画像の座標位置に基づいて、検出画像の歪みや位置ズレ等が補正される。その後、再生手段の動作により、補正後の検出画像に対して復調等が行われ、記録情報が再生される。【００３３】
従って、上述した本発明に係るテンプレートマッチング処理装置と同様に、比較的低処理負荷で検出画像の座標位置を高精度に算出することができ、その結果ホログラフィック記録媒体に記録された記録情報を好適に再生することができる。【００３４】
（ホログラム再生装置）
本発明のホログラム再生装置は上記課題を解決するために、参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生方法であって、前記参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出画像を取得する画像取得工程と、前記検出画像と所定のテンプレート画像との相関関係を示す相関値を、前記検出画像に対して前記テンプレート画像を画素単位でずらしつつ、前記画素単位毎に複数算出する第１算出工程と、前記複数の相関値の重心の座標位置に基づいて、前記検出画像の座標位置を算出する第２算出工程と、前記第２算出手段により算出された前記検出画像の座標位置に基づいて、前記検出画像の歪み及び位置ズレの少なくとも一方を補正する補正工程と、前記歪み及び位置ズレの少なくとも一方が補正された検出画像に含まれる前記記録情報を再生する再生工程とを備える。【００３５】
本発明のホログラム再生方法によれば、上述した本発明のホログラム再生装置が有する各種利益と同様の利益を享受することが可能となる。【００３６】
尚、上述した本発明のホログラム再生装置における各種態様に対応して、本発明に係るホログラム再生方法も各種態様を採ることが可能である。【００３７】
（コンピュータプログラム）
本発明の第１コンピュータプログラムは上記課題を解決するために、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記第１算出手段及び前記第２算出手段のうち少なくとも一部として機能させる。また、本発明の第２コンピュータプログラムは上記課題を解決するために、上述した本発明のホログラム再生装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記画像取得手段、前記第１算出手段、前記第２算出手段、前記補正手段及び前記再生手段のうち少なくとも一部として機能させる。【００３８】
本発明の各コンピュータプログラムによれば、当該コンピュータプログラムを格納するＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等の記録媒体から、当該コンピュータプログラムをコンピュータに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンピュータプログラムを、通信手段を介してコンピュータにダウンロードさせた後に実行させれば、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置又はホログラム再生装置を比較的簡単に実現できる。【００３９】
尚、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置又はホログラム再生装置における各種態様に対応して、本発明の各コンピュータプログラムも各種態様を採ることが可能である。【００４０】
コンピュータ読取可能な媒体内の第１コンピュータプログラム製品は上記課題を解決するために、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータにより実行可能なプログラム命令を明白に具現化し、該コンピュータを、前記第１算出手段及び前記第２算出手段のうち少なくとも一部として機能させる。コンピュータ読取可能な媒体内の第２コンピュータプログラム製品は上記課題を解決するために、上述した本発明のホログラム再生装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータにより実行可能なプログラム命令を明白に具現化し、該コンピュータを、前記画像取得手段、前記第１算出手段、前記第２算出手段、前記補正手段及び前記再生手段のうち少なくとも一部として機能させる。【００４１】
本発明の各コンピュータプログラム製品によれば、当該コンピュータプログラム製品を格納するＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等の記録媒体から、当該コンピュータプログラム製品をコンピュータに読み込めば、或いは、例えば伝送波である当該コンピュータプログラム製品を、通信手段を介してコンピュータにダウンロードすれば、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置又はホログラム再生装置を比較的容易に実施可能となる。更に具体的には、当該コンピュータプログラム製品は、上述した本発明のテンプレートマッチング処理装置又はホログラム再生装置として機能させるコンピュータ読取可能なコード（或いはコンピュータ読取可能な命令）から構成されてよい。【００４２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。【００４３】
以上説明したように、本発明のテンプレートマッチング処理装置又は方法によれば、第１算出手段及び第２算出手段、又は第１算出工程及び第２算出工程を備える。また、本発明のホログラム再生装置又は方法によれば、画像取得手段、第１算出手段、第２算出手段、補正手段及び再生手段、又は画像取得工程、第１算出工程、第２算出工程、補正工程及び再生工程を備える。従って、テンプレートマッチング処理の精度を向上させつつ、複雑な演算を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例に係るホログラム記録再生装置の光学系の構成を示す。
【図２】記録データの２次元デジタル変調方式の一例を示す。
【図３】第１実施例のホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【図４】記録データを再生する際の信号の波形及びそのタイミングを、ピックアップ内の撮像センサと対応付けて概念的に記載するタイミングチャートである。
【図５】マーカを含む空間変調画像パターンの例を示す。
【図６】本実施例に係るテンプレートマッチング処理の流れを概念的に示すフローチャートである。
【図７】相関値を算出する際のテンプレート画像と再生画像との関係を概念的に示す平面図である。
【図８】算出される相関値の分布の一例を概念的に示すグラフである。
【図９】二次元的に算出された相関値をマトリクス状に配列した一の説明図である。
【図１０】二次元的に算出された相関値をマトリクス状に配列した他の説明図である。
【図１１】マーカの一の形状を概念的に示す平面図であり、該マーカを用いた際の相関値の分布の態様を概念的に示すグラフである。
【図１２】マーカの他の形状を概念的に示す平面図であり、該マーカを用いた際の相関値の分布の態様を概念的に示すグラフである。
【図１３】相関値の分布の一例を概念的に示すグラフである。
【図１４】相関値の３次元的な分布の一の態様を概念的に示す等高線図である
【図１５】相関値の３次元的な分布の他の態様を概念的に示す等高線図である
【図１６】基準値を算出する際の他の例を概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  記録再生用レーザ
１６  ２次元センサ
４４  位置検出回路
４４１  相関値算出部
４４２  重心算出部
４４３  画像位置算出部
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例毎に順に図面に基づいて説明する。尚、以下の実施例では、本発明のテンプレートマッチング処理装置を備えるホログラム記録再生装置の実施例を用いて説明する。【００４７】
（１）  基本構成及び基本動作原理
初めに、図１から図４を参照して、本実施例に係るホログラム記録再生装置の基本構成並びに基本動作原理について説明する。ここに、図１は、本実施例に係るホログラム記録再生装置のピックアップ内に配置される光学系の構成を示し、図２は、記録データの２次元デジタル変調方式の一例を示し、図３は、本実施例のホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図であり、図４は、記録データを再生する際の信号の波形及びそのタイミングを、ピックアップ内の撮像センサと対応付けて概念的に記載するタイミングチャートである。【００４８】
図１に示すように、ピックアップ１０は、データの記録、再生のためのレーザ光を生成する記録再生用レーザ１１を備える。【００４９】
記録時においては、記録再生用レーザ１１から出射した光ビームＬｏは、レンズ１２及び１３により構成されるビームエキスパンダによりビーム径が拡大され、空間変調器１４に入力される。空間変調器１４は、例えば液晶素子により構成することができ、格子状に配置された複数の画素を有する。【００５０】
空間変調器１４は、記録すべき入力データを２次元デジタル変調して得られる白画素と黒画素のパターンを表示し、そのパターンにより光ビームを空間変調する。【００５１】
図２に、空間変調器１４による２次元デジタル変調の一例が示される。この例では、図２（ａ）に示すように、デジタルの入力データ、即ち記録媒体１に記録すべき入力データの「０」と「１」をそれぞれ白画素と黒画素の組み合わせにより表現する。上下方向に白画素、黒画素を並べた配列が入力データ「０」に対応し、上下方向に黒画素、白画素を並べた配列が入力データ「１」に対応する。この例は、１ビットの入力データを２ビット（２画素）の２次元変調データに変換するので、１：２差分変調と呼ばれる。【００５２】
この変調方式により、入力データ「００１０１１０１」を２次元デジタル変換して得られる２次元変調データが図２（ｂ）に出力変調データとして示されている。即ち、この白画素と黒画素により構成される変調画像パターンが出力変調データとして空間変調器１４上に表示される。空間変調器１４に入射した光ビームＬｏは、空間変調画像パターンの白画素部分では透過し、黒画素部分では遮断されるため、空間変調器１４から空間変調画像パターンにより光学的に変調された光ビームＬｏが出射される。なお、上記の例は空間変調の一例であり、本発明の適用は上記の変調方式に限定されるものではない。例えば２ビットの入力データを４ビットの２次元変調データに変換する、いわゆる２：４変調方式など、入力データを２次元の変調画像パターンに変換し、空間変調器を駆動して光束を空間変調することができれば、いかなる２次元デジタル変調方式を用いてもよい。【００５３】
再び図１において、空間変調器１４により空間変調された光ビームＬｏはハーフミラー１５を通過し、対物レンズ１８により集光されてホログラフィック記録媒体１に照射される。【００５４】
記録媒体１の背後（対物レンズ１８と反対側）にはミラー１９が設けられており、対物レンズ１８により集光された光ビームＬｏは記録媒体１を透過した後、ミラー１９により反射されて再度記録媒体内に入射する。従って、対物レンズ１８から直接入射した光ビームと、ミラー１９により反射された入射した光ビームとは記録媒体１内で干渉縞を形成し、これが記録媒体１に記録される。【００５５】
ミラー１９により反射されて記録媒体１に入射した光ビームＬｏは、ハーフミラー１５により反射されて２次元センサ１６により受光される。２次元センサ１６は例えばＣＣＤアレイやＣＭＯＳセンサなどとすることができ、入射光量に応じた電気信号を出力する。【００５６】
一方、情報再生時においては、空間変調器１４は無変調状態（即ち、全光透過状態）に制御される。よって、記録再生用レーザ１１から出射された光ビームＬｏは空間変調器１４により変調されることなく、ハーフミラー１５、対物レンズ１８を通り、記録媒体１に照射される。この光が再生用参照光となる。記録媒体１内では、再生用参照光と記録媒体１に記録された干渉縞により検出光が発生し、これが対物レンズ１８を通過し、ハーフミラー１５で反射されて２次元センサ１６に入射する。こうして、２次元センサ１６上には記録時に空間変調器１４により生成された白黒画素の空間変調画像パターンが結像され、このパターンを検出することにより記録された入力データに対応する再生データが得られる。【００５７】
次に、本実施例のホログラム記録再生装置における信号処理系について説明する。【００５８】
図３に示すように、ホログラム記録再生装置は、再生画像メモリ４１と、歪み補正回路４２と、復号回路４３と、位置検出回路４４とを備えている。【００５９】
再生画像メモリ４１は、光ピックアップ１０内に設けられている二次元センサ１６から出力される出力データ（再生画像）を一時的に格納する。具体的には、スピンドルモータ８により回転が制御されているディスク状の記録媒体１に対して照射される再生用の光ビームＬｏの戻り光ビームから生成される再生画像を格納する。また格納する再生画像パターンを歪み補正回路４２及び位置検出回路４４の夫々に出力する。【００６０】
歪み補正回路４２は、位置検出回路４４から出力される、再生画像パターンの位置ずれ量に基づいて再生画像メモリ４１から出力される再生画像に対して歪み補正を行う。その結果、記録データの１ページを特定する。【００６１】
この際、歪み補正回路４２は歪み補正の一具体例として、例えば幾何補正を行う。幾何補正とは、データの記録時とデータの再生時における画素位置のずれを補正することをいう。記録時には空間変調器１４から記録媒体１へ、再生時には記録媒体１から２次元センサ１６へ光学系を通して画像パターンが転写されることになる。記録時と再生時とで、光学系の倍率違いやひずみ、媒体の収縮など生じるため、記録時における空間変調器１４上の画素の位置と再生時における２次元センサ１６上の画素の位置とを完全に一致させることは不可能に近い。このため、記録データの１ページ毎に、幾何補正が行われる。より具体的には、位置検出回路４４において算出される、空間変調器１４上における本来のマーカの位置と再生画像パターンにおいて検出されるマーカの位置とのずれに基づいて、再生画像パターンに含まれる各画素位置を補正する。【００６２】
例えば図４（ａ）に示すように、記録時における空間変調器１４上の画素の位置と再生時における２次元センサ１６上の画素の位置（即ち、各受光素子の位置）とが一致していなければ、２次元センサ１６のある画素に入射すべき検出光が、２次元センサ１６の他の画素に入射してしまう恐れもある。より具体的には、２次元センサ１６の第１受光素子（第１画素）及び第３受光素子（第３画素）に本来入射すべき検出光が、二次元センサ１６の第０受光素子及び第２受光素子の夫々に入射してしまう恐れもある。即ち、画素単位（ピクセル単位）での位置ズレが生ずる恐れがある。その結果、二次元センサの出力は、本来予想されるべき二値データではなく、その結果、検出光を元の記録データへと好適に復調することが困難となる。【００６３】
或いは、例えば図４（ｂ）に示すように、記録時における空間変調器１４上の画素の位置と再生時における２次元センサ１６上の画素の位置とが一致していなければ、二次元センサ１６の第１受光素子又は第３受光素子に本来入射すべき検出光が、二次元センサ１６の第１受光素子及び第２受光素子に跨って、又は第３受光素子及び第４受光素子に跨って入射してしまう恐れもある。即ち、サブピクセル単位での位置ズレが生ずる恐れがある。その結果、二次元センサの出力は、本来の二値データではなく、段階的な多値データとなってしまう。これでは、元の記録データに復調することができない。このような事態を防ぐべく、歪み補正回路４２は、再生画像に含まれる各画素位置を補正する。【００６４】
再び図３において、復号回路４３は、歪み補正回路４２において歪み補正が行われた再生画像パターンを復調し、再生データとして出力する。例えば、記録時に空間変調器１４において適用した２次元デジタル変調方式に対応する復調方式でデータ復調を行い、記録データに対応する再生データを出力する。なお、再生データは、その後、誤り訂正、デインターリーブ、デスクランブルなどを含む後処理が施され、実際のデータとして再生される。【００６５】
位置検出回路４４は、再生画像に含まれるマーカの位置から、再生画像パターンの座標位置（或いは、再生画像の位置ズレ量や再生画像の歪み等）を検出する。係る再生画像パターンの座標位置等の検出は、後に詳述するテンプレートマッチング処理によって行われる。【００６６】
より具体的には、位置検出回路４４は、本発明の「第１算出手段」の一具体例を構成する相関値算出部４４１と、本発明の「第２算出手段」の一具体例を構成する重心算出部４４２と、本発明の「第２算出手段」の一具体例を構成する画像位置算出部４４３とを備える。これらの各構成要件の動作の詳細については、後に説明する。【００６７】
（２）  テンプレート処理
続いて、図５から図１３を参照して、本実施例に係るホログラム記録再生装置が行うテンプレートマッチング処理について説明する。【００６８】
ホログラムメモリの記録信号は、空間変調画像パターンの位置の基準となるマーカを、該空間変調画像パターンに付加した状態でデータを記録する。マーカとは、記録媒体１に記録された記録データの１単位（１ページ）を識別するための情報であり、通常は所定の形状の画像部分として構成される。【００６９】
具体的には、マーカは空間変調器１４に表示される空間変調画像パターンに付加される。図５に、マーカを含む空間変調画像パターンの例を示す。図５の例では、空間変調器１４の表示領域内の略中央に空間変調画像パターン５０が表示されている。また、空間変調画像パターン５０の外側であって、空間変調器１４の表示領域内の四隅にＴ字型のマーカ５２が表示されている。空間変調器１４は、図示しない記録信号処理系から受け取った入力データを前述のように空間変調して空間変調画像パターン５０を生成し、図５に示すように空間変調器１４の表示領域内に表示する。さらに、空間変調器１４は、予め決められているマーカ５２を表示領域の所定位置に表示する。こうして、図５に模式的に示すように、空間変調画像パターン５０とマーカ５２とを含む表示画像パターン５４が空間変調器１４の表示領域に表示される。【００７０】
データの再生時において、２次元センサ１６が出力する再生画像パターンは、記録時に空間変調器１４に表示された表示画像パターン５４に対応するデジタル値を有している。よって、位置検出部４４がマーカの位置を検出することにより、記録データの１ページを抽出する。マーカ位置の検出は、再生画像パターンとマーカを構成する画像パターン（後述のテンプレート画像）とのマッチングを行うことで行われる。【００７１】
具体的に本実施例におけるテンプレートマッチング処理の流れについて、図６から図１３を参照しながら説明する。尚、ここでは、図６を参照しながらテンプレートマッチング処理の全体の流れを説明し、必要に応じて図７から図１３を参照しながらより詳細に説明を進める。ここに、図６は、本実施例に係るテンプレートマッチング処理の流れを概念的に示すフローチャートである。【００７２】
図６に示すように、初めに、相関値算出部４４１の動作により、再生画像パターンとテンプレート画像（即ち、マーカを構成する画像）との相関関係を示す相関値が算出される（ステップＳ１０１）。【００７３】
相関値の算出について、図７から図１０を参照してより詳細に説明する。ここに、図７は、相関値を算出する際のテンプレート画像と再生画像パターンとの関係を概念的に示す平面図であり、図８は、算出される相関値の分布の一例を概念的に示すグラフであり、図９及び図１０の夫々、二次元的に算出された相関値をマトリクス状に配列した説明図である。【００７４】
図７に示すように、再生画像パターン６１は記録時に空間変調器１４に表示された表示画像パターン５４に対応する画像パターンである（但し、図示の便宜上、再生画像パターンの領域のみを示し、該再生画像パターン自身の内容は図示を省略している）。これに対し、テンプレート画像６２は記録時に使用したマーカ５２に対応する画像パターンである。再生画像パターン６１とテンプレート画像６２との相関値を算出する際には、図７に示すように、再生画像パターン６１上でテンプレート画像６２を画素単位でＸ方向及びＹ方向に移動し、両者の相関値を算出する。算出される相関値が大きくなるほど、その位置にマーカ５２が付加されている可能性がより高くなる。【００７５】
例えば、Ｙ方向の位置を固定して、Ｘ方向にテンプレート画像６２を移動させれば、図８に示すように離散的に分布する相関値“Ｃ０”から“Ｃ４”が算出される。具体的には、テンプレート画像６２のＸ方向の座標位置が“Ｘ０”の時には相関値“Ｃ０”が算出され、テンプレート画像６２のＸ方向の座標位置が“Ｘ１”の時には相関値“Ｃ１”が算出され、テンプレート画像６２のＸ方向の座標位置が“Ｘ２”の時には相関値“Ｃ２”が算出され、テンプレート画像６２のＸ方向の座標位置が“Ｘ３”の時には相関値“Ｃ３”が算出される。尚、この場合、テンプレート画像６２の座標位置は、図７に示すように、テンプレート画像６２の左上の座標（ａ，ｂ）である。【００７６】
尚、図８には、５つの相関値“Ｃ０”から“Ｃ4”により予想される相関値の分布の態様を一点鎖線で参考までに示している。実際にテンプレート画像６２を移動させることで算出される相関値の最大値は“Ｃ２”であるが、図８の一点鎖線のグラフから推測するに、“Ｃ２”よりも大きな相関値が存在し得る。本実施例では、後に詳述するように、実際にテンプレート画像６２を移動させることで算出される相関値を用いて、相関値の分布における最も大きな相関値（ないしは、その位置）を算出する。【００７７】
更に、Ｙ方向にテンプレート画像６２を移動させれば、図９に示すように、二次元的に分布する相関値“Ｃ００”から“Ｃ２２”が算出される。具体的には、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ０，Ｙ０）の時には相関値“Ｃ００”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ０，Ｙ１）の時には相関値“Ｃ０１”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ０，Ｙ２）の時には相関値“Ｃ０２”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ１，Ｙ０）の時には相関値“Ｃ１０”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ１，Ｙ１）の時には相関値“Ｃ１１”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ１，Ｙ２）の時には相関値“Ｃ１２”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ２，Ｙ０）の時には相関値“Ｃ２０”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ２，Ｙ１）の時には相関値“Ｃ２１”が算出され、テンプレート画像６２の座標位置が（Ｘ２，Ｙ２）の時には相関値“Ｃ２２”が算出される。【００７８】
或いは、再生画像６１の１画素を、２×２＝４つの二次元センサ１６の素子で受光するオーバーサンプリングを行えば、図１０に示すように、二次元的により細かく分布する相関値“Ｃ００”から“Ｃ４４”が算出される。【００７９】
再び図６において、続いて、重心算出部４４２の動作により、相関値の平坦部が判別される（ステップＳ１０２）。具体的には、相関値の分布のうち平坦な区間が判別される。係る判別について、具体的に図１０を用いて説明する。【００８０】
図１０に示す相関値“Ｃ００”から“Ｃ４４”のうち“Ｃ２２”が最大であるとする。このとき、 “Ｃ２２”の両近傍の相関値をマトリクスの列及び行毎に比較する。具体的には、行方向における両近傍の相関値“Ｃ２１”と“Ｃ２３”との大小関係が判定される。この判定の結果、“Ｃ２１”＜“Ｃ２３”が成立すれば、“Ｃ２１”が位置する側のマトリクスの端部の相関値が平坦部であると判別される。即ち、図１０において網掛け部分として示す“Ｃ００”、“Ｃ１０”、“Ｃ２０”、“Ｃ３０”及び“Ｃ４０”が平坦部であると判別される。他方、“Ｃ２１”＞“Ｃ２３”が成立すれば、“Ｃ２３”が位置する側のマトリクスの端部の相関値が平坦部であると判別される。即ち、“Ｃ０４”、“Ｃ１４”、“Ｃ２４”、“Ｃ３４”及び“Ｃ４４”が平坦部であると判別される。列方向においても同様に、“Ｃ２２”の両近傍の相関値“Ｃ１２”と“Ｃ３２”との大小関係が判定される。この判定の結果、“Ｃ１２”＞“Ｃ３２”が成立すれば、“Ｃ３２”が位置する側のマトリクスの端部の相関値が平坦部であると判別される。即ち、図１０において網掛け部分として示す“Ｃ４０”、“Ｃ４１”、“Ｃ４２”、“Ｃ４３”及び“Ｃ４４”が平坦部であると判別される。他方、“Ｃ１２”＜“Ｃ３２”が成立すれば、“Ｃ１２”が位置する側のマトリクスの端部の相関値が平坦部であると判別される。即ち、 “Ｃ００”、“Ｃ０１”、“Ｃ０２”、“Ｃ０３”及び“Ｃ０４”が平坦部であると判別される。【００８１】
これは、相関値は、再生画像パターン６１のうちマーカ５２が付加されている部分においては突出して高くなるが、それ以外の部分においては概ね同一の値をとるという性質を利用している。係る性質をより効果的に利用すべく、再生画像パターン６１のうちマーカ５２が付加されている部分においては突出して相関値が高くなり、それ以外の部分においては概ね同一の値をとりやすくなるような形状を有するマーカ５２を用いることが好ましい。例えば、図１１や図１２に示すマーカ５２が一具体例として示される。ここに、図１１及び図１２は、マーカ５２の具体的形状を示す平面図であり、該マーカ５２を用いた際の相関値の分布の態様を概念的に示すグラフである。【００８２】
図１１及び図１２の夫々の左側に示すマーカ５２を用いた場合、相関値の分布は夫々、図１１の右側のグラフ又は図１２の右側のグラフに示される。これらのグラフは共に、再生画像パターン６１のうちマーカ５２が付加されている部分（位置ずれ量が０となる部分）においては、相関値が突出して高くなるが、それ以外の部分においては、相関値は概ね同一の値をとる。従って、このようなマーカ５２を用いることで、本実施例におけるテンプレートマッチング処理を好適に行うことができる。【００８３】
尚、以下の説明においては、平坦部であると判定された領域を周辺領域と称し、それ以外の領域を重心領域と称する。【００８４】
再び図６において、続いて重心算出部４４２の動作により、複数の相関値の基準値Ｂが算出される（ステップＳ１０３）。基準値Ｂとして、周辺領域の相関値の平均値が一具体例として挙げられる。例えば、図１０の網掛け部分が周辺領域であると判別されていれば、Ｂ＝（Ｃ００＋Ｃ１０＋Ｃ２０＋Ｃ３０＋Ｃ４０＋Ｃ４１＋Ｃ４２＋Ｃ４３＋Ｃ４４）／９となる。【００８５】
続いて、重心算出部４４２の動作により、重心領域における複数の相関値の夫々から基準値Ｂが減算され、減算された相関値を新たな相関値とする（ステップＳ１０４）。即ち、“Ｃｍｎ−Ｂ”（但し、ｍ＝０，１，２，３，４；ｎ＝０，１，２，３，４）を、新たな“Ｃｍｎ”とする。加えて、周辺領域における複数の相関値を“０”にする。周辺領域を“0”にクリアすることで、以下に示す演算処理数が短縮され高速化でき好ましい。具体的には、周辺領域の演算が省略される。【００８６】
その後、相関値の重心が算出される（ステップＳ１０５）。具体的には、重心のＸ方向の座標位置（この場合、実際にテンプレート画像６２を移動させることで算出される相関値の最大値の座標位置を基準とする相対的な座標位置）“Ｘｃ”は数１にて示され、重心のＹ方向の座標位置（この場合、実際にテンプレート画像６２を移動させることで算出される相関値の最大値の座標位置を基準とする相対的な座標位置）“Ｙｃ”は数２にて示される。【００８７】
【数１】
0004550110.tif 000002
【００８８】
【数２】
0004550110.tif 000003
【００８９】
ここで、この重心の相対的な座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を小数点座標とする。一方、既に特定した複数の相関値のうちの最大値の座標を整数座標とする。そこで、小数点座標と整数座標との和を求め絶対位置座標とする。この絶対位置座標が、相関値が最大となるサブピクセルの分解能を有する検出位置となることが判明する。即ち、再生画像パターン６１中のこの座標位置にマーカ５２が付加されていることが判明し、その結果、再生画像パターン６１の座標位置や歪みや位置ズレ等を算出することができる（ステップＳ１０６）。【００９０】
係る重心について、より具体的に図１３に示す相関値のグラフを用いて説明する。ここに、図１３は、相関値の分布の一例を概念的に示すグラフである。尚、図１３においては、説明の簡略化のため、本来二次元的に分布する相関値を、敢えてＸ方向の一次元に分布するものとして説明を進める。当然Ｙ方向においても同様の説明が成立つことが明らかである。【００９１】
図１３（ａ）に示すように、実際にテンプレート画像６２を移動させることで算出される相関値の最大値は“Ｃ２”であるが、図１３の点線のグラフから推測するに、“Ｃ２”よりも大きな相関値“Ｃｍａｘ”が存在し得る。つまりこの“Ｃｍａｘ”の座標位置が、再生画像パターン６１に付加されているマーカ５２の座標位置に相当する。しかしながら、“Ｃｍａｘ”の座標位置は、実際にテンプレート画像６２を移動させることで算出される相関値の最大値 “Ｃ２”の座標位置から“ｚ”だけずれる。この“ｚ”が、上述の数１により示される“Ｘｃ”に相当し、前述の小数点座標である。【００９２】
この“ｚ”を求めるべく、相関値は、相関値の重心を頂点として二等辺三角形を構成するという性質を利用する。【００９３】
具体的には、図１３（ａ）に示す相関値のグラフは、重心を中心軸上に移動させると、図１３（ｂ）に示すようなグラフへと書き換えることができる。この場合、Ｘ方向の座標位置は、重心の座標位置を基準とする相対的な座標位置として示される。各相関値の座標位置の間隔が１画素であることから、例えば、相関値“Ｃ０”の座標位置は“−２＋ｚ”となり、相関値“Ｃ１”の座標位置は“−１＋ｚ”となり、相関値“Ｃ２”の座標位置は“＋ｚ”となり、相関値“Ｃ３”の座標位置は“１＋ｚ”となり、相関値“Ｃ４”の座標位置は“２＋ｚ”となる。【００９４】
ここでは、基準値Ｂが“Ｃ４”となるため、各相関値から“Ｃ４”が減算された後、相関値の重心が算出される。具体的には、相関値の重心の左側（即ち、相対座標位置が負となる側）のモーメントＭ１は、Ｍ１＝−（Ｃ０−Ｂ）×（−２＋ｚ）−（Ｃ１−Ｂ）×（−１＋ｚ）となり、相関値の重心の右側（即ち、相対座標位置が正となる側）のモーメントＭ２は、Ｍ２＝（Ｃ２−Ｂ）×ｚ＋（Ｃ３−Ｂ）（１＋ｚ）となる。Ｍ１＝Ｍ２が成立するため、−（Ｃ０−Ｂ）×（−２＋ｚ）−（Ｃ１−Ｂ）×（−１＋ｚ）＝（Ｃ２−Ｂ）×ｚ＋（Ｃ３−Ｂ）（１＋ｚ）が成立する。これを解くと、ｚ＝（２Ｃ０＋Ｃ１−Ｃ３−２Ｂ）／（Ｃ０＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３−４Ｂ）となる。これは、Ｙ方向においても同様である。このような関係を二次元的に分布する相関値に適用すると、数１及び数２となる。【００９５】
この場合、重心の座標位置“ｚ”は、実際に相関値が算出される際の分解能である画素単位（ピクセル単位）を超えて、サブピクセル単位で算出される。具体的に、図１４及び図１５を参照して説明する。ここに、図１４及び図１５は夫々、相関値の３次元的な分布の態様を概念的に示す等高線図である。【００９６】
図１４及び図１５の夫々に示すように、相関値は、等高線図の中心部分（即ち、内側の等高線）に近づくほど大きな値を有している。本実施例では、その頂点を図１４及び図１５の夫々の格子点（二次元空間のサンプル点）の値の重心計算により求めている。テンプレート画像６２を移動させて実際に算出される相関値を用いるのみでは、図１４及び図１５の夫々の格子点の単位でしか座標位置を算出することができない。しかるに、本実施例では、その格子点の間に位置する重心の座標位置を算出し、その結果サブピクセル単位での座標位置を算出することができる。これにより、より高精度に再生画像パターン６１の座標位置を算出することができる。従って、より高精度に再生画像パターン６１の歪みや位置ズレを補正することができ、その結果、より好適に再生画像パターン６１を復調し、記録データの再生品質をより向上させることができる。【００９７】
加えて、重心は上述したように比較的簡単な演算で算出することができる。従って、例えば特許文献１に示す多変数多項式回帰曲面に関する演算等のような複雑な演算を行う必要がないという利点をも併せ持っている。つまり、再生画像の座標位置を高精度に算出しつつも、それに要する処理負荷を低減することができるという二つの大きな利点を併せ持っている。【００９８】
加えて、複数の相関値の夫々から基準値Ｂを減算した後に重心を算出している。このため、図９や図１０に示すマトリクスのうち、重心領域における相関値を考慮して重心を算出すれば足りる。言い換えれば、周辺領域における相関値を考慮しなくとも、重心を好適に算出することができる。この結果、テンプレートマッチング処理に要する処理負荷をより低減し、高速化することができる。【００９９】
尚、上述の説明では、基準値Ｂは周辺領域の相関値の平均値とされているが、これに限定されない。例えば、図１６に網掛け部分として示すように、例えば２５個の相関値のうち下位９個の相関値の平均値を基準値Ｂとしてもよい。或いは、例えば２５個の相関値の分布から推測される相関値の最小値を基準値Ｂとしてもよい。或いは、２５個の相関値の最小値を基準値Ｂとしてもよい。もちろん、他の好適な値を基準値としてもよい。【０１００】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なうテンプレートマッチング処理装置及び方法、ホログラム再生装置及び方法、並びにコンピュータプログラムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係るテンプレートマッチング処理装置及び方法、ホログラム再生装置及び方法、並びにコンピュータプログラムは、例えば、画像処理におけるテンプレートマッチング処理を行うテンプレートマッチング処理装置に利用可能であり、更にホログラフィック記録媒体に対して情報の再生を行うホログラム再生装置に利用可能である。また、例えば民生用或いは業務用の各種コンピュータ機器に搭載される又は各種コンピュータ機器に接続可能なテンプレートマッチング処理装置及びホログラム再生装置等にも利用可能である。
【図１】
0004550110.tif 000004
【図２】
0004550110.tif 000005
【図３】
0004550110.tif 000006
【図４】
0004550110.tif 000007
【図５】
0004550110.tif 000008
【図６】
0004550110.tif 000009
【図７】
0004550110.tif 000010
【図８】
0004550110.tif 000011
【図９】
0004550110.tif 000012
【図１０】
0004550110.tif 000013
【図１１】
0004550110.tif 000014
【図１２】
0004550110.tif 000015
【図１３】
0004550110.tif 000016
【図１４】
0004550110.tif 000017
【図１５】
0004550110.tif 000018
【図１６】
0004550110.tif 000019