(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合装置であって、
前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、
前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、
前記基準画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を基準特徴量情報として生成する手段と、
前記検査画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を検査特徴量情報として生成する手段と、
前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、
前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手段と、
を含むことを特徴とする画像照合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像照合装置において、
前記相似変換パラメータを決定する手段は、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを比較して、平行移動量を含む相似変換パラメータを推定して前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成することを特徴とする画像照合装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像照合装置において、
前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係は、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最小値と、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最大値と、の比であることを特徴とする画像照合装置。
【請求項４】
処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合装置であって、
前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、
前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、
前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、
前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との座標位置合わせを行い、前記基準画像上の注目画素の画素値と、前記検査画像上の当該注目画素に対応する座標位置にある画素近傍の画素値とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記基準画像と前記検査画像との照合を行うことを特徴とする画像照合装置。
【請求項５】
処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に基づいて画像形成を行う画像形成装置であって、
前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、
前記画像形成された画像を検査画像として、当該検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、
前記基準画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を基準特徴量情報として生成する手段と、
前記検査画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を検査特徴量情報として生成する手段と、
前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、
前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手段と、を含む画像照合部を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記相似変換パラメータを決定する手段は、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを比較して、平行移動量を含む相似変換パラメータを推定して前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の画像形成装置において、
前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係は、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最小値と、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最大値と、の比であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
前記検査画像は、前記基準画像を印刷媒体に画像形成して定着させた画像から生成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合装置であって、
前記基準画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の基準画像ブロックとして、前記基準画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、
前記検査画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の検査画像ブロックとして、前記検査画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、
前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形とに基づき、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、
前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手段と、
を含むことを特徴とする画像照合装置。
【請求項１０】
処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合プログラムであって、
コンピュータに、
前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手順と、
前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手順と、
前記基準画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を基準特徴量情報として生成する手順と、
前記検査画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を検査特徴量情報として生成する手順と、
前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手順と、
前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手順と、
を含む処理を実行させることを特徴とする画像照合プログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像照合プログラムにおいて、
前記相似変換パラメータを決定する手順は、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを比較して、平行移動量を含む相似変換パラメータを推定して前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成することを特徴とする画像照合プログラム。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の画像照合プログラムにおいて、
前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係は、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最小値と、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最大値と、の比であることを特徴とする画像照合プログラム。
【請求項１３】
処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合プログラムであって、
コンピュータに、
前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手順と、
前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手順と、
前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手順と、
前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との座標位置合わせを行い、前記基準画像上の注目画素の画素値と、前記検査画像上の当該注目画素に対応する座標位置にある画素近傍の画素値とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手順と、
を含む処理を実行させることを特徴とする画像照合プログラム。
【請求項１４】
処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合プログラムであって、
コンピュータに、
前記基準画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の基準画像ブロックとして、前記基準画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手順と、
前記検査画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の検査画像ブロックとして、前記検査画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手順と、
前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形とに基づき、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手順と、
前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手順と、
を含む処理を実行させることを特徴とする画像照合プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定処理の前後の画像を比較照合する画像照合装置、画像形成装置及び画像照合プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像形成装置であるプリンタや印刷機の処理速度はますます高速化している。一方、高品位の印字結果を得たい場合、利用者においては、媒体に記録した画像にノイズ（トナーがのらずに白く抜ける「白抜け」や余分なトナーが付着するなどの「汚れ」等）がないようにすることが好ましい。通常、このようなノイズのある媒体を除去するため、利用者は目視によって印刷結果を確認している。しかし、目視検査を実行すると、作業者に疲労を課したり、複数の作業者間で判断基準を等しく保つことが困難であり、作業者の育成にも時間が掛かる問題がある。そこで、様々な自動画像検査装置が提案されている（例えば、特許第３１４０８３８号、特開平０７−０３１１３４号、特開平１１−１９４１５４号、特開２００２−１８１７３２号又は特開平０８−０３５９３６号等）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１４０８３８号公報
【特許文献２】
特開平０７−０３１１３４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１９４１５４号公報
【特許文献４】
特開２００２−１８１７３２号公報
【特許文献５】
特開平０８−０３５９３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、印刷機から送りだされる画像を一枚一枚目視によって確認するのは困難である。そこで、基準の画像として、例えばプリンタの場合は印刷対象となった画像（基準画像）と、用紙等の媒体に印字された画像を読み取って得た画像（検査画像）とを比較し、各画素が正確に対応しているか否かを調べることもできる。
【０００５】
また、各画素を一々調べるのではなく、パターンマッチングによって基準画像と検査画像との比較を行うこともできる。例えば特公平０７−３１１３４号公報には、比較対象となる２つの画像データとのそれぞれに対し、所定の経路に沿って画素の値を総和して得られる「投影」波形を生成し、各画像データからの投影波形間の相関性を演算して、画像の比較を行う技術が開示されている。
【０００６】
しかし、各画素を一々調べる方法では、膨大な処理時間がかかるため、現実的ではなく、またパターンマッチングを行って、基準画像と検査画像との照合を行う場合、これらの画像データの寸法や位置ずれを補正しなければ正確な比較ができないが、画像上のノイズのために、寸法や位置ずれの補正量を正確に演算することが困難である場合が多い。さらに、近年のプリンタの高速化に伴い、寸法や位置ずれの補正量の演算も迅速化することが必要となっている。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、迅速かつ的確に印刷結果を確認するための画像照合装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様は、処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合装置であって、前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、前記基準画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を基準特徴量情報として生成する手段と、前記検査画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を検査特徴量情報として生成する手段と、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、前記相似変換パラメータを用い前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手段とを含む。
【００１０】
また、前記相似変換パラメータを決定する手段は、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを比較して、平行移動量を含む相似変換パラメータを推定して前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成してもよい。
【００１１】
ここで、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係は、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最小値と、前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値の最大値と、の比であるとしてもよい。
【００１３】
さらに、本発明の別の形態は、処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合装置であって、前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との座標位置合わせを行い、前記基準画像上の注目画素の画素値と、前記検査画像上の当該注目画素に対応する座標位置にある画素近傍の画素値とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う。
【００１４】
さらに、本発明の別の形態は、処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に基づいて画像形成を行う画像形成装置であって、前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、前記画像形成された画像を検査画像として、当該検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、前記基準画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を基準特徴量情報として生成する手段と、前記検査画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を検査特徴量情報として生成する手段と、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手段とを含む画像照合部を備える。
【００１５】
さらに、本発明の別の形態は、処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合装置であって、前記基準画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の基準画像ブロックとして、前記基準画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手段と、前記検査画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の検査画像ブロックとして、前記検査画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手段と、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形とに基づき、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手段と、前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手段とを含む。
【００１９】
また、本発明の別の形態は、処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合プログラムであって、コンピュータに、前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手順と、前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手順と、前記基準画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を基準特徴量情報として生成する手順と、前記検査画像の投影波形に基づき、特徴量の情報を検査特徴量情報として生成する手順と、前記基準特徴量情報と前記検査特徴量情報とを参照して、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手順と、前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手順とを含む処理を実行させる。
【００２０】
さらに、本発明の別の形態は、処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合プログラムであって、コンピュータに、前記基準画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手順と、前記検査画像に複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手順と、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手順と、前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との座標位置合わせを行い、前記基準画像上の注目画素の画素値と、前記検査画像上の当該注目画素に対応する座標位置にある画素近傍の画素値とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手順とを含む処理を実行させる。
【００２１】
さらに、本発明の別の形態は、処理の基準となる基準画像と、当該基準画像に対して所定の処理を行って得られた検査画像との照合を行う画像照合プログラムであって、コンピュータに、前記基準画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の基準画像ブロックとして、前記基準画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して基準画像の投影波形を求める手順と、前記検査画像をｍ×ｎのブロック（ｍ，ｎは正の整数）に分割して複数の検査画像ブロックとして、前記検査画像ブロックの少なくとも１つに複数の所定の経路を設定し、当該複数の経路の各々について経路上の画素値を累算して検査画像の投影波形を求める手順と、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形とに基づき、前記基準画像の投影波形と前記検査画像の投影波形の各ピーク位置同士の組み合わせについて相似変換パラメータを推定し、前記組み合わせ毎に推定された推定相似変換パラメータを含む推定相似変換パラメータ群を生成し、当該推定相似変換パラメータ群のうち前記基準画像の投影波形の各ピークの波高値と前記検査画像の投影波形の各ピークの波高値との関係により補正された尤度が高いパラメータを相似変換パラメータとして決定する手順と、前記相似変換パラメータを用いて前記基準画像と前記検査画像との照合を行う手順とを含む処理を実行させる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
［動作原理］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。まず、本発明の実施の形態に係る画像照合装置がいかなる原理に基づき画像間の照合を行うかについて概括的に説明する。画像データの照合のためには、照合に係る２つの画像データの拡大・縮小率が一致し、また比較の対象となる画素の位置の対応関係がついていなければならない。この拡大・縮小率に対する補正と画素間の対応付けを容易にするための平行移動補正とを主として行う前処理をいかに行うかが問題である。そこで以下に、この前処理の原理について説明する。
【００２３】
本発明の実施の形態の画像照合装置は、印刷結果の画像（検査画像）と、基準となる画像（基準画像）とが一致しているかを照合するものであり、検査画像と基準画像の双方がラスタ画像データに変換される。そしてこのラスタ画像データに対し、水平方向又は垂直方向の少なくとも１つへの投影波形を形成する。
【００２４】
検査画像は、基準画像を印刷媒体上に画像形成したものをスキャナ等の画像読取装置で読み取ったものとすることができる。このとき、検査画像は、印刷媒体上に定着される前の画像又は定着された後の画像のいずれもから生成することができるが、定着器が原因となるオフセット（白抜け）も照合検査することができるため定着後の画像から生成することが好ましい。また、定着後に画像を読み取ることで、画像読取装置の照明部や光学系にトナーが付着して汚れることを防ぐことができる。
【００２５】
ここで投影とは、ラスタ形式の画像データに対し、ある経路に沿って、当該経路上の画素の画素値を累算する処理をいい、当該経路が複数ある場合に、その累算した結果を投影空間に並べた数列が投影波形をなす。コンピュータ処理による場合には画素値の累算結果が経路ごとに得られ、この累算結果の組（累算値系列）により投影波形をディジタル表現することになる。この場合、現実的には投影波形の形成処理前に公知の傾き補正技術を利用して読み取り時の軽微な傾きを補正しておくことが好ましい。
【００２６】
また、基準画像に対しては、事前に投影波形を作成しておくことが好ましい。ここで基準画像がスキャナ等によって読み込まれた画像データである場合にはそのまま投影波形を生成することができるが、ワープロ等で作成したテキストデータである場合は、これをラスタライズして、画像データに変換し、その後に投影波形の生成を行なう。
【００２７】
図１に、基準画像１００のラスタ画像データに対して水平方向の投影波形１０２及び垂直方向の投影波形１０４を形成した結果を例示する。また、図２に、検査画像２００のラスタ画像データに対して水平方向の投影波形２０２及び垂直方向の投影波形２０４を形成した結果を例示する。画像形成によって検査画像２００にはノイズ（基準画像のＭの部分の「白抜け」や余分なトナーの付着による「汚れ」）が生じ、その投影波形２０２及び２０４は基準画像１００に対する投影波形１０２及び１０４とはピーク形状が異なり、全体的に小さなノイズ成分が重畳したものとなっている。
【００２８】
なお、投影波形はラスタ画像データに対して垂直、水平方向のみならず、画像上の任意の複数経路において画素値を累算するものであって構わない。例えば、ラスタ画像データに対して所定の傾きをもった複数の経路を定め、それらの複数の経路の各々において画素値を累算しても良い。ただし、基準画像の投影波形と検査画像の投影波形との比較を行うために、基準画像及び検査画像に設定する各経路は事前に決定しておく必要がある。また、基準画像及び検査画像において、累算を行う際に各経路に対する累算順序（すなわち累算値の演算の順序）を同じにしておく必要がある。累算値系列は順列で比較されるものだからである。
【００２９】
本発明の実施の形態において特徴的なことは、装置の制約上、検査画像を作成する際、つまり、印字された画像を読み取る際に、検査画像の拡大・縮小率や位置が基準画像と僅かに異なってしまう可能性があり、投影波形をそのまま比較しても類似度が適切な値とならない場合に配慮して、各投影波形に基づき、スケーリングと平行移動のパラメータを求め、パターンマッチングで対応画素を参照する際にこれらのパラメータを用いることである。
【００３０】
次に、このスケーリングと平行移動のパラメータ（相似変換パラメータ）を求める方法について概説する。本発明の実施の形態では、相似変換パラメータを求めるために、各投影波形の特徴的部分を抽出し、その位置関係を比較して相似変換パラメータを得る。ここで特徴的部分としては、極値（局所的ピーク）、変曲点などの微分波形特徴量（ｎ次微分値が「０」となる点）であってもよいし、最大値や、所定値となる位置、重心位置、ピークの幅など投影波形自体から得られる特徴量であってもよい。基準画像に対しては、これらの特徴量を事前に抽出して記憶しておくことも好ましい。
【００３１】
また、基準画像の投影波形及び検査画像の投影波形を離散フーリエ変換（ＤＣＴ）し、そのフーリエ変換の結果から特徴量を抽出しても良い。フーリエ変換を用いた具体的な手法については後述する。
【００３２】
例えば各投影波形の局所的ピークが求められた場合、この局所的ピークの位置を求める。通常投影波形内に複数の局所的ピークがあるので、この位置は、位置のリストとなる。この位置のリスト（ピークリスト）が本発明の「基準特徴量情報」や「検査特徴量情報」に相当するものとなる。
【００３３】
そして検査画像の投影波形に関するピークリストと、基準画像の投影波形に関するピークリストとを比較して相似変換パラメータを求める。この比較処理においては、各ピーク位置を対応付けして相似変換パラメータを求めるのであるが、例えば図３に概略を示すように、比較される２つの投影波形にそれぞれ３つのピーク（Ａ，Ｂ，Ｃ及びα，β，γ）があり、２つの画像が同じ画像データである場合に、Ａとα、Ｂとβとを一致させる（正しい）対応付けを行った場合と、Ａとβ、Ｂとγを一致させる（誤った）対応付けをした場合とでは次のように事情が異なる。なお、以下の説明では簡単のため、比較される両画像の拡大・縮小率は一致しているものとする（すなわちスケーリングについては考えない）。なお、図３では説明のため、ピーク以外を平坦で示した。
【００３４】
すなわち、Ａとαとの関係により求められる平行移動量と、Ｂとβとの関係により求められる平行移動量とはほぼ一致するのに対し、Ａとβとの関係により求められる平行移動量と、Ｂとγとの関係により求められる平行移動量は一般に異なるのである。
【００３５】
そこで、すべての対応付けを総当たり的に試行し、各結果同士を比較して多数決原理により最も尤もらしい値（最尤値）を求めることにより、適切な値が求められることになる。
【００３６】
スケーリング補正を要する場合、それぞれのピークリスト内のピーク位置の対応関係からは、スケーリング量ｋと平行移動量ｓとの関係が求められる。すなわち、一方の画像データに関連するピーク位置ｘiと、他方の画像データに関連するピーク位置ξiとを対応づける場合、次の（１）式の関係が得られる。
【００３７】
【数１】
0004254204.tif 000002
【００３８】
そして各ピーク位置の総当たり的に対応付けて、（１）式による直線をｋ−ｓ平面（（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面）に複数描画すると、理想的には多くの直線が交差する座標が求められ、この座標値（ｋ，ｓ）として正しいスケーリング補正量が求められることとなる。ここで「理想的には」というのは、演算の誤差等の要因により、各直線から求められるｋやｓは必ずしも一致しないからである。そこで多数決原理により最尤値を選んでｋ，ｓを決定することになる。このように正しく対応付けがされた場合に、多数のパラメータの候補がある値近傍に集まることに着目し、多数決原理を利用して最尤値を求めているのである。
【００３９】
また、ここでは投影波形からピークリストを作成するにあたり、投影波形そのものを用いているが、文字列から生成される投影波形には高周波成分が多く、また用紙上の汚れや原稿には存在しない不必要な印字などによるノイズ成分も多く含んでいる一方、相似変換パラメータの推定の際には、行のピッチや各行の長さなどの情報を用いれば十分であり、これら行のピッチなどの形状は投影波形の低域成分に反映される。そこで、ノイズ除去や局所的ピーク検出処理の安定化の観点から、投影波形の低域濾波処理を行う。さらに、低域濾波された投影波形にも微小な凹凸が残っているために、数多くの局所的ピークが検出され、演算量が大きくなるので、相似変換パラメータの推定に必要となる大局的な凹凸を表す局所的ピークの位置のみをピークリストに含めることが好ましい。
【００４０】
そこで以下、大局的な凹凸を表す局所的ピークのみを検出する方法について概説する。図４は投影波形の大局的な凹凸の様子を検出するための局所的ピーク検出法を説明する図である。図４において、ｐ（x）は低域濾波後の投影波形の位置ｘにおける波高値、αは所定のウインドウ幅である。局所的ピーク位置では投影波形の傾きがゼロになるが、これを微分投影波形のゼロ交叉点として求めるかわりに、ウインドウの両端位置での投影波高値を結ぶ直線の傾きにより求める。位置Ｘaにおけるこの直線の傾きは次の（２）式のＳ（Ｘa）に比例する。
【００４１】
【数２】
0004254204.tif 000003
【００４２】
このＳ（Ｘa）の正負が変化する点が局所的ピーク位置である。ここで当該点が正から負へ変化する凸ピークであるか、負から正へ変化する凹ピークであるかを表す情報をピーク属性情報としてピークリストとともに取得しておくことが好ましい。このように注目位置から一定の距離αだけ離れた点での投影波高値を参照することにより、投影波形の微小な凹凸に影響されることなく、投影波形の大局的な凹凸の様子を表すピーク候補を検出することができる。
【００４３】
そしてこれらピーク候補から、相似変換パラメータの検出に有効なピークのみを選別する。相似変換パラメータは投影波形の大局的な凹凸を対応付けることによって求められるため、微小なピークは取り除いた方がよい。
【００４４】
図５は局所的ピークを選別する手段の動作原理を示す図である。図５では図４に示した方法により得られた局所的ピークの候補の位置（ｘ１〜ｘ５までの、計５点）が検出されている。この図５の例では、例えばｘ２やｘ３における局所的ピークが微小な凹凸として除外したいピーク候補である。
【００４５】
微小な局所的ピークを除外するために、本実施の形態では、以下のような処理を行なう。すなわち、ある局所的ピーク位置Ｘnについて、その位置での投影波高値と、隣接する局所的ピーク位置での波高値との差に関する量Ｄnを次の（３）式のように求める。
【００４６】
【数３】
0004254204.tif 000004
【００４７】
また、位置ｘ１やｘ５のような片側にのみ隣接する局所的ピークを持つものに関しては、その局所的ピークの波高値との差に対する絶対値をＤnとする。
【００４８】
このようにして求めたＤnと所定のしきい値Ｔdとが次の（４）式の条件を満たす場合に、位置Ｘnにおける局所的ピークを実際に比較対照となるピークとしてピークリストに加える。
【００４９】
【数４】
0004254204.tif 000005
【００５０】
また、隣接する局所的ピーク位置における投影波高値の差ではなく、（５）式に示すような波高値の比Ｒnを用いてピークの選別を行なってもよい。
【００５１】
【数５】
0004254204.tif 000006
【００５２】
そして、この（５）式により求めたＲnと所定のしきい値Ｔrとが（６）式の条件を満たす場合に、位置Ｘnにおける局所的ピークをピークリストに加える。
【００５３】
【数６】
0004254204.tif 000007
【００５４】
さらにピークリスト間の比較に補助的に資する目的で、ピーク属性情報として、投影波形の幅と重心を求めておくことも好ましい。これらの情報は変換パラメータ検出に必須のものではないが、後述するように変換パラメータの検出の高速化や信頼性の向上に役立てることができる。
【００５５】
ここでピークの幅を求める場合、投影波形にノイズが含まれておらず、また紙の地色等によるオフセット分も含まれていない場合は、投影波形の非ゼロ区間の幅を以って投影波形の幅とすれば良い。しかし、このような理想的な例は極めて希であるため、実際には投影幅を求めるためには次のような処理を行なう必要がある。
【００５６】
図６は投影波形の幅を検出するための処理を説明する図である。実際の投影波形には図６のＡ，Ｂの領域のようにノイズや紙の地色等によるオフセット分（地色により画素が部分的に「白」でなくなっているために発生する非ゼロ領域）が含まれている。そこでこれらの成分を除去するためにしきい値処理を行なう。ただし、しきい値付近の波高値が多く存在する場合は、しきい値を越えるか否かの微妙な違いが検出される投影波形の幅に大きく影響するため、図６の例では投影波形に対して２つの相異なるしきい値、ＴhとＴlを設定する。これらのうち低い方のしきい値Ｔlは、ノイズやオフセット分のほとんどがこの値を下回るように設定され、高い方のしきい値Ｔhは本来の投影波形のほとんどがこの値を上回るように設定される。
【００５７】
このようなしきい値を設定した上で、投影波形の幅Ｗを次の（７）式により求める。
【００５８】
【数７】
0004254204.tif 000008
【００５９】
ここで、ｗ（・）は、図７に示すように、０＜ｘ＜Ｔlであるようなｘで「０」、Ｔh＜ｘとなるようなｘで「１」となり、Ｔl＜ｘ＜Ｔhでは、「０」から「１」まで線形に変化する関数である。また、Ｐは投影波形全体を表し、従って（７）式では、投影波形全体に亘って総和することを意味する。このようにしきい値Ｔh、Ｔl間になだらかな勾配を持つしきい値処理関数を設けることにより、単一しきい値を用いた時に問題となるしきい値付近の投影波形が多く存在する場合でも、検出される投影波形の幅に大きく差が生じないようにすることができる。
【００６０】
一方、投影波形の重心位置Ｇは次の（８）式から求められる。
【００６１】
【数８】
0004254204.tif 000009
【００６２】
こうして求められたピークリスト及びピーク属性情報を利用して相似変換パラメータを求める。次に具体的に相似変換パラメータを求める手続きについて概説する。まず検査画像と、比較対象の基準となる基準画像とのそれぞれのピークリストを参照し、ピーク位置の対応付けを行なう。ピーク位置の対応付けはピーク属性情報を参照して凸ピークと凹ピークについて別々に行なう。次に対応付けられた２つの局所的ピーク位置を一致させるために必要なスケーリング補正量と平行移動量が直線関係を為すことに基いて、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面において該直線上への投票処理を行なう。このような投票処理を全ての局所的ピーク位置の組合わせについて行なうと、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上には投票値の累積値の分布が形成される。（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上において、この累積投票値が大きくなる点は、２つの局所的ピークリストが良く一致することを示しているため、その点の座標（スケーリング補正量，平行移動量）が求める相似変換パラメータとなる。
【００６３】
すなわち、図８に示すように、投影波形に対する局所的凸ピークリスト（Ａ１〜Ａ３）と、検査画像の投影波形から求められた局所的凸ピークリスト（Ｂ１〜Ｂ４）がある場合、上記２つの局所的ピークリストについてピーク位置の対応付けを行なう。例えば局所的ピークＡ１とＢ１の対応付けを行なう場合、両者のピーク位置が一致するために必要なスケーリング補正量をｋ、平行移動量をｓとすると、Ａ１の座標「１０」と、Ｂ１の座標「１９」とを用いて、次の（９）式が成り立つ。
【００６４】
【数９】
0004254204.tif 000010
【００６５】
この（９）式はｋとｓに関する一次式であるので、これに基づきｋ−ｓ平面、即ち（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面において一本の直線を描画できる。（９）式の条件に拘束されるｋ，ｓを用いれば、比較に係る両画像データは、少なくとも局所的ピーク位置Ａ１とＢ１では重ね合わせることができる。そこで、補正量の候補としてこの直線上に「一票を投じる」。すなわち、この直線上の各点に投票を行う。後にこの投票数の多い点を最尤点として求めたいのである。
【００６６】
同様に、図８に示した局所的ピークＡ１を他のＢ２〜Ｂ４にも対応付けることにより、図９に示すように、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面において、Ａ１に関しては都合４本の直線上への投票を行なうことになる。一般にある基準画像の投影波形から求められた局所的ピークリストにおけるｉ番目のピークの位置をＡix、検査画像の投影波形に対する局所的ピークリストにおけるｊ番目のピークの位置をＢjxとすると、両者のピーク位置が一致するために必要なスケーリング補正量ｋ、および平行移動量ｓの関係は（１）式と同様に、（１０）式の関係になる。
【００６７】
【数１０】
0004254204.tif 000011
【００６８】
そして同様の投票処理を残りの局所的ピークＡ２およびＡ３についても行なうことにより、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上には投票値の累積値の分布が形成される。
【００６９】
尚、投票値は上の例のように常に１票を投じる他にも、局所的ピークの波高値情報を反映した投票値を用いることもできる。局所的ピークについては、その波高値の大きなもの同士、あるいは小さなもの同士を対応付けるのが自然であるから、投票値も波高値に応じて変化させる。すなわち投影波形から求められた局所的ピークリストにおけるｉ番目のピークの波高値をＡis、検査画像の投影波形に対する局所的ピークリストにおけるｊ番目のピークの波高値をＢjsとして、例えば投票値Ｖを次の（１１）式のように定める。
【００７０】
【数１１】
0004254204.tif 000012
【００７１】
なお、（１１）式の投票値を適用するためには、局所的ピークの波高値の最大値が所定の値になるようにするなどの正規化処理を前もって行なっておく必要がある。
【００７２】
このようにして（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上に形成された累積投票値は、２つの局所的ピークリストの一致度を反映している。従って、同平面上に形成された累積投票値のピーク点を探索すれば、その点の座標が求める（スケーリング補正量，平行移動量）を表す。この補正量を用いて一方の投影波形に補正を加えることにより、２つの投影波形が最も良く一致することになる。図６の例では（スケーリング補正量，平行移動量）＝（０．９，１０）において（累積投票値）＝３の最大累積投票値を持つことから、登録文書の投影波形を０．９倍し、さらに１０だけ平行移動することにより、２つの投影波形が最も良く一致する。
【００７３】
ところで、上記の補正量を適用すると、被照合文書側の局所的ピークＢ３のみが基準画像に対応する局所的ピークを持たないことがわかる。このことから、局所的ピークＢ３は、用紙上の汚れや原稿には存在しない不必要な印字等のノイズによるピーク成分であることと推測される。本実施の形態の相似変換パラメータの検出手続きでは、このようなノイズによる局所的ピークの発生、あるいは検出漏れがあっても、投票処理という多数決原理に基づいて相似変換パラメータが推定されるため、推定される補正量の精度の低下を防止できる。
【００７４】
以上の説明では、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上に形成された累積投票値のピーク点を探索することにより相似変換パラメータの検出を行なったが、これは「理想的」な例であり、実際には局所的ピーク検出時の誤差や、元々の文書の印刷精度などにより、投票を行なう直線群が厳密に一点で交わることは希である。そこで、相似変換パラメータを推定する手続きとして、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面を、図１０のようにスケーリング補正量方向にｋｎ個に分割、平行移動量方向にｓｍ個に分割したセルに「量子化」して、各セルの投票値の累計を計算し、該累計が最大となるセルを求める方法も考えられる。そして当該累計が最大となったセルの中心座標（ｋc，ｓc）を以って相似変換パラメータの最尤値とする。このようにするとコンピュータ処理にも適合できる。図９の例を「量子化」した（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面に変換したものを図１１に示す。ここでは、説明のために（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面を拡大した図を示した。
【００７５】
さらに精度を高めるためには、図１２に示すように、投票値の累計が最大となるセルを求めた後、投票を行なう直線群の中から該セルを通過する直線群のみを選び、それら直線群から最短距離に位置する点の座標を求め、当該座標を最尤値とする。このような点の座標は以下の手順により求めることができる。
【００７６】
まず投票値の累計が最大となるセルを通過する直線群がｈ本あるとして、それらが（１２）式で表されるとする。
【００７７】
【数１２】
0004254204.tif 000013
【００７８】
ただしｉ＝０，１，…，ｈ−１とする。これらの直線の一つと（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上の一点（ｋ，ｓ）との距離ｄiの間には次の（１３）式の関係がある。
【００７９】
【数１３】
0004254204.tif 000014
【００８０】
点（ｋ，ｓ）から各直線までの距離の２乗和Ｄは、次の（１４）式で示される。
【００８１】
【数１４】
0004254204.tif 000015
【００８２】
従って、投票値の累計が最大となるセルを通過する直線群から最短距離に位置する点の座標（ｋl，ｓl）は、次の（１５）、（１６）式を連立して解くことによって求めることができる。
【００８３】
【数１５】
0004254204.tif 000016
【００８４】
さらに、直線群から最短距離に位置する点の座標を求める際に、各直線からの距離を（１１）式に定めた投票値Ｖで重み付けしても良い。投票値Ｖによる重み付けを行なうことにより、局所的ピークの対応付けが正しく行われている可能性が高い直線を重視した補正量検出が行なわれる。この場合、（１４）式は、（１７）式のように変更される。
【００８５】
【数１６】
0004254204.tif 000017
【００８６】
（１７）式において、Ｖiはｉ番目の直線上への投票値である。またピーク属性情報のうち、投影波形の幅と重心の情報は相似変換パラメータの推定における処理の高速化や信頼性の向上に役立てることができる。
【００８７】
すなわち、一般に投票処理によるパラメータ推定では、不適切な位置に比較的大きなピークを生じる、いわゆる偽ピーク（false peak）問題を有している。この効果を軽減するためには、投票空間全体への投票を行なうのではなく、明らかに必要ないと思われる領域への投票を行なわないことが有効である。本実施形態においては投影波形の幅と重心の情報を用いて投票領域を限定することにより、変換パラメータ検出処理を高速化すると同時に、上記問題による効果も軽減することができる。
【００８８】
具体的に投影波形の幅を用いて、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上におけるスケーリング補正量方向の投票領域を限定することができる。基準画像の投影波形幅をＷr、検査画像の投影波形幅をＷiとして次の（１８）式に示す投影幅比Ｒを求めると、相似変換パラメータにおけるスケーリング補正量はＲに近い値となるはずである。なぜなら２つの文書が同一の文書であるならば、それらの投影波形も相似形をなしているはずであり、スケーリングの相違は投影幅の比となるはずだからである。
【００８９】
【数１７】
0004254204.tif 000018
【００９０】
投影波形のピーク幅はノイズや紙の地色等によるオフセット分などに起因する誤差分を含んでいるが、それでもなお、真の補正量、すなわち投票値のピーク位置のスケーリング座標は、（１８）式のＲに近い値であるはずである。そこで（１８）式のＲを中心とした所定のスケーリングマージンβを設定し、そのスケーリングマージンβの範囲内に投票領域を限定する。この場合、（スケーリング補正量）−（平行移動量）平面上に描画した各直線のうち、当該スケーリングマージンβの範囲内に「投票した」こととし、当該範囲の外に対しては「投票」しない。
【００９１】
また、投影波形の重心位置情報からも投票領域の限定を行なうことができる。すなわち、もし特徴抽出手段により求められた重心位置が正確なものであれば、２つの投影波形の重心位置間には（１０）式と同様に次の（１９）式の関係が成立するはずである。
【００９２】
【数１８】
0004254204.tif 000019
【００９３】
ただし、（１９）式においてＧrとＧiはそれぞれ、基準画像の投影重心位置と検査画像の投影重心位置である。実際には求められた重心位置の情報にはノイズや紙の地色等によるオフセット分などに起因する誤差分を含んでいるが、それでもなお、真の補正量、すなわち投票値のピーク位置は（１９）式で表される直線の近傍に位置するはずである。そこで（１９）式の直線を中心として、適当な平行移動量マージンγを設定し、その範囲内に投票領域を限定する。
【００９４】
これにより、投票領域を図１３に示した範囲に限定し、この領域外の直線上、あるいはそもそもこの領域を通過しない直線上への投票処理を省略し、処理を高速化するとともに、上記false peak問題による効果を低減できる。
【００９５】
また、基準画像及び検査画像の投影波形を離散フーリエ変換した場合にもスケーリング補正量ｋ及び平行移動量ｓを求めることができる。
【００９６】
例えば、図１４（ａ）のように基準画像の投影波形が得られた場合、その波形を離散フーリエ変換すると図１４（ｂ）のような結果が得られる。同様に、図１５（ａ）のように検査画像の投影波形が得られた場合、その波形を離散フーリエ変換すると図１５（ｂ）のような結果が得られる。
【００９７】
図１６には、離散フーリエ変換の結果から基準画像と検査画像との間のスケーリング補正量ｋ及び平行移動量ｓを求める方法を示す。まず、基準画像側の離散フーリエ変換結果から直流成分を除いて振幅が最大となる振幅Ａmaxorgを求める。また、振幅Ａmaxorgに対する空間周波数をｆorgとし、ｆorgに対する位相をθorg及び周期をＬorgとする。同様に、検査画像側の離散フーリエ変換結果から直流成分を除いて振幅が最大となる振幅Ａmaxcapを求める。また、振幅Ａmaxcapに対する空間周波数をｆcapとし、ｆcapに対する位相をθcapとする。
【００９８】
このとき、スケーリング補正値ｋは（２０）式によって算出することができる。また、平行移動量ｓは（２１）式によって算出することができる。
【００９９】
【数１９】
0004254204.tif 000020
【０１００】
次に、上述の技法により推定された相似変換パラメータを用いて、基準画像と検査画像とを比較することになる。
【０１０１】
［画像照合装置の構成と各部動作］
以上のように、本発明の実施の形態の動作原理について説明したので、次に、本実施の形態の画像照合装置について説明する。
【０１０２】
本実施の形態の画像照合装置３００は、図１７に示すように、制御部１０、記憶部１２及び画像入力インターフェース１４を含んで構成される。制御部１０は、マイクロコンピュータにより構成され、制御部１０が記憶部に格納された画像照合プログラムを実行して動作する。
【０１０３】
画像照合装置３００は、ネットワーク等の情報伝達手段を介して、クライアントＰＣ３０２、プリントサーバ３０４及び画像形成装置３０６と情報伝達可能に接続される。クライアントＰＣ３０２は、制御部１６及び記憶部１８を含んで構成される。プリントサーバ３０４は、制御部２０及び記憶部２２を含んで構成される。画像形成装置３０６は、制御部２４、画像出力インターフェース２６、記憶部２８、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）制御部３０、ラインＣＣＤ３２、読取光学系３４を含んで構成される。
【０１０４】
ユーザは、クライアントＰＣ３０２を用いて画像形成の対象となる基準画像を入力又は形成し、記憶部１８に基準画像データとして格納する。制御部１６は、記憶部１８に記憶された基準画像データを画像照合装置３００及びプリントサーバ３０４に送信する。画像照合装置３００では、受信した基準画像データを記憶部１２に格納する。同様に、プリントサーバ３０４では、受信した基準画像データを記憶部２２に格納する。
【０１０５】
プリントサーバ３０４は、クライアントＰＣ３０２から画像形成を行う命令を受け、記憶部２２に記憶された基準画像データを画像形成装置３０６に送信して画像形成させる。
【０１０６】
画像形成装置３０６は、プリントサーバ３０４からの画像形成命令を受けて、受信した基準画像データを記憶部２８に格納し、この基準画像データに基づいて画像形成を行う。制御部２４は、ＣＣＤ制御部３０によって印刷媒体に画像形成された画像をラインＣＣＤ３２から読み取り、検査画像データとして画像出力インターフェース２６に送る。画像出力インターフェース２６は、検査画像データを画像照合装置３００の画像入力インターフェース１４に送信する。
【０１０７】
画像照合装置３００は、受信した検査画像データを記憶部１２に格納し、既に記憶されている基準画像データとの照合処理を行う。
【０１０８】
なお、本発明における別の実施の形態を図１８〜図２０に示す。図１８では、プリントサーバ３０４を用いず、クライアントＰＣ３０２は直接画像形成装置３０６に接続されている。例えば、個人用のコンピュータを直接プリンタに接続して画像形成させる場合等にこの形態が使用される。図１９は、クライアントＰＣ３０２に画像照合プログラムを格納及び保持させ、画像照合を処理させる形態である。この形態では、クライアントＰＣ３０２と画像照合装置３００の処理を１つのコンピュータで行わせるため、システムの構成を簡略にすることができる。図２０は、画像形成装置３０６が画像形成ユニットと画像読取ユニットに分割されているものである。例えば、既存のプリンタに別途新たに画像読取ユニットを取り付けて画像照合の処理を行わせる場合等にこの形態が使用される。
【０１０９】
以下、この照合処理について詳しく述べる。制御部１０は、図２１に示すように、基準画像データで表される基準画像と検査画像データで表される検査画像との双方に対し、複数の所定経路に沿って画素値を累算し、その結果得られた基準画像の投影波形と、検査画像の投影波形とを得る（Ｓ１）。以下、基準画像の投影波形と検査画像の投影波形とを区別する必要がないときは、これらを「投影波形」と総称することとする。
【０１１０】
通常、画素値を累算する経路は、用紙の搬送方向（副走査方向）に沿った複数の経路と、用紙の搬送方向に対する幅方向（主走査方向）に沿った複数の経路とであり、副走査方向に沿った経路による各投影波形（副走査方向の位置に対する黒画素数をプロットしたもの）と、主走査方向に沿った経路による各投影波形（主走査方向の位置に対する黒画素数をプロットしたもの）との２つにより主走査方向、副走査方向の拡大・縮小率の相違や位置ずれをそれぞれ補正することとなる。
【０１１１】
そして制御部１０は、主走査方向の基準画像の投影波形及び検査画像の投影波形と、副走査方向の基準画像の投影波形及び検査画像の投影波形との４つの投影波形から特徴量をそれぞれ抽出する（Ｓ２）。ここでは簡単のため、特徴量がピークの位置（山と谷）である場合を例として説明する。制御部１０は、このピーク位置の比較により投票処理により相似変換パラメータを推定する（Ｓ３）。具体的には、主走査方向の基準画像の投影波形のピーク位置と、主走査方向の検査画像の投影波形のピーク位置とから主走査方向の相似変換パラメータを推定する。また、副走査方向の基準画像の投影波形のピーク位置と、副走査方向の検査画像の投影波形のピーク位置とから副走査方向の相似変換パラメータを推定する。尚、相似変換パラメータは既に説明したように、例えばスケーリング補正量（拡大・縮小率の補正）と、平行移動量（位置ずれの補正）とである。
【０１１２】
上記のように、基準画像と検査画像の間では、スケールの違いと位置ずれがあるため、両画像データ間で対応する画素の位置は、相似変換パラメータであるスケーリング補正量と平行移動量を用いて求める。
【０１１３】
制御部１０は、基準画像と検査画像の対応する画素の位置を、主走査、副走査の各方向に対する相似変換パラメータから求め、画素値を比較してパターンマッチング検査を行い（Ｓ４）、そのパターンマッチングの検査の結果に応じて所定の処理を実行し（Ｓ５）、処理を終了する。
【０１１４】
また、別の方式として、制御部１０は、主走査、副走査の各方向に対する相似変換パラメータにより、基準画像と検査画像の少なくとも一方を相似変換（アフィン変換）して、両画像データの画素位置を対応付ける。そして、両画像データの対応する位置の画素の値を比較してパターンマッチング検査を行い（Ｓ４）、そのパターンマッチングの検査の結果に応じて所定の処理を実行し（Ｓ５）、処理を終了するようにしても良い。
【０１１５】
本実施の形態によると、投影波形のピーク位置等の特徴量を比較して、変換パラメータを求めるので、ノイズ等の影響を受けることなく変換パラメータを的確に求めることができる。
【０１１６】
［ブロック分割］
なお、印刷物の位置ずれ量や変倍率は、用紙上で必ずしも一様でない。そこで本実施の形態においては、基準画像と検査画像とをブロック分割してから、各ブロックに対して図２１に示した照合の処理を行うこととするのも好適である。
【０１１７】
すなわち、制御部１０は、図２１の処理を開始する前に、記憶している基準画像をｍ×ｎ（ｍ，ｎは正の整数）のブロックに分割する。この分割は、用紙の搬送方向（副走査方向）が、用紙の搬送方向に対する幅方向（主走査方向）よりも位置ずれや拡大・縮小率の変動が大きいことに配慮して、主走査方向にｍ、副走査方向にｎ分割（ただしｍ＜ｎ）しておく。尤も、この分割の態様は、実情に併せてｍ＝ｎとしてもよいし、ｍ＞ｎとしてもよい。
【０１１８】
制御部１０は、入力される検査画像もｍ×ｎのブロックに分割する。そして、検査画像のｍ×ｎブロックの各々について、各ブロックに対応する基準画像のブロックとの間で、図２１に示した照合の処理（相似変換パラメータの推定、パターンマッチング検査の処理；処理Ｓ１からＳ４）が行われる。そして各ブロックについて行われた照合の結果に応じて、所定の処理（処理Ｓ５）が行われる。
【０１１９】
［動作］
次に、本実施の形態に係る画像照合装置の動作について説明する。制御部１０が外部から受信した基準画像データをｍ×ｎのブロックに分割して記憶する。また、画像形成装置から入力された検査画像データをｍ×ｎのブロックに分割して記憶する。
【０１２０】
制御部１０は、基準画像の各ブロックと、当該ブロックに対応する検査画像のブロックとについて図２１に示した照合の処理を開始する。すなわち、基準画像と検査画像との２つの画像データの全体の中で対応する位置にある２つの画像データブロックに対し、その主走査方向の投影波形と副走査方向の投影波形を作成する。
【０１２１】
例えば図２２に示す画像が基準画像ブロックもしくは検査画像ブロックとして入力された場合、主走査方向の位置に対する黒画素数をプロットしたものと、副走査方向の位置に対する黒画素数をプロットしたものが作成される。
【０１２２】
次に制御部１０は、これら４つの投影波形から特徴量をそれぞれ抽出する。ここでは、図２２に示すようにピーク位置（山と谷）を特徴量として抽出するとする。そして、先に説明した投票の処理によって（ハフ変換の応用処理によって）、基準画像ブロックと検査画像ブロックの主走査方向のピーク位置から主走査方向の位置ずれ量と変倍率を求める。同様に基準画像ブロックと検査画像ブロックの副走査方向のピーク位置から副走査方向の位置ずれ量と変倍率を求める。
【０１２３】
ここで具体的な投票処理の内容を図示しながら説明すれば次のようになる。なお、基準画像ブロックの山となるピーク位置がａ０，ａ１…であり、谷となるピーク位置が、ｂ０，ｂ１…であるとし、検査画像ブロックの山となるピーク位置がｃ０，ｃ１…であり、谷となるピーク位置が、ｄ０，ｄ１…であるとする。このとき、基準画像ブロックと検査画像ブロックとについて（１）式を適用すれば、ｃj＝ｋ・ａi＋ｓが得られ、谷となるピーク位置に対し、（１）式から、ｄj＝ｋ・ｂi＋ｓが得られる。ここで、検査画像が基準画像に対してｓ画素だけずれており、ｋ倍の画像寸法比となっているとした。
【０１２４】
これらの式を変形して、次の（２２）式のようにすれば、位置ずれ量が画像寸法比の一次関数として表現できる。すなわち、対応付ける位置ずれ量と変倍率は（２２）式で表される関数上に存在することがわかる。これはハフ変換の考え方を応用したものである。
【０１２５】
【数２０】
0004254204.tif 000021
【０１２６】
ハフ変換では、画像から直線を検出する場合、画像上の点が通る可能性のある直線は、傾きをα、切片をβとおくと、
【数２１】
0004254204.tif 000022
と表せる。本実施の形態では、ハフ変換における傾きαを画像寸法比ｋに、切片βを位置ずれ量ｓに置き換えたものに相当する。
【０１２７】
各ピーク位置の対応付けを行うことにより、例えば基準画像ブロックから山となるピーク位置ａがｐ個、検査画像ブロックの山となるピーク位置ｃがｑ個、それぞれあるとするとき、理想的には（検査画像にノイズがない場合）、ｐ＝ｑとなって、各ピーク位置が順次対応付けられ、ｐ本（＝ｑ本）の直線が（２０）式によりｓ−ｋ平面に描画でき、これらの直線の交点として（すなわち、各ピーク位置に基づく（２２）式の連立方程式の解として）、位置ずれ量ｓと、画像寸法比ｋとが決定できる。
【０１２８】
しかし実際には、検査画像ブロック中に画像ノイズ（白抜け、汚れ、太り）などが無作為に存在して、特徴量として抽出される検査画像ブロックに対する投影波形のピーク位置のリストは、基準画像ブロックに対するピーク位置のリストと単純に対応付けができず、単にａ０に対応するピーク位置が、ｃ０．ｃ１…のどれかであると仮定できるにとどまる。
【０１２９】
そこで基準画像ブロックに対するピーク位置リストと検査画像に対するピーク位置リストとにおいて、各ピーク位置同士の全ての組み合わせについて（２２）式の直線を求める。つまり、基準画像ブロックから山となるピーク位置ａがｐ個、検査画像ブロックの山となるピーク位置ｃがｑ個ある場合、ｐ×ｑ本の直線をｓ−ｋ平面に引くことができる。
【０１３０】
従って、理想的な場合と異なり、真の解を通らない直線もｓ−ｋ平面に引かれることになり、この状態ではどの交点が真の解であるのか特定できない。
【０１３１】
これらの直線（一次関数）に基づき、真の解をコンピュータにより求めるべく、本実施の形態では、まず、位置ずれ量ｓと、画像寸法比ｋとにそれぞれ限界があるとし、ｓは、ｓmin以上、ｓmax以下であり、ｋは、ｋmin以上、ｋmax以下であるとする。すなわち、図２３に示すように、ｓ−ｋ平面に（ｋmin，ｓmax）と（ｋmax，ｓmin）とで規定される矩形領域（以下、「最適化矩形領域」と呼ぶ）を通過しない直線は、真の解を求めるために有意な直線ではないと判断できる。この判断をコンピュータによって行うには、（２２）式から、ｋ及びｃは、正の数であるので、（２２）式によってｓ−ｋ平面に描画される直線はすべて、ｋが大きくなるにつれて、ｓが減少する直線である。そこで、ｋが大きくなるにつれてｓが増大するよう、（ｋmin，ｓmin）と（ｋmax，ｓmax）とを両端とし、これらを結んだ半直線Ｌ（両端のある直線；以下「最適化線分」と呼ぶ）を図２３に示すようにｓ−ｋ平面に描画すれば、この最適化線分と（２２）式により求めた各直線とが交差するか否かにより、上記矩形領域を通過するか否かが判断できる。これにより、計算効率と精度との向上が図られる。
【０１３２】
制御部１０は、最適化線分と交差する直線の式に対し、最適化矩形領域を図１０に示したような複数の投票セルに分割する。ここで各投票セルの高さ（位置ずれ方向）及び幅（画像寸法比方向）は、次の（２３），（２４）式のようになる。
【０１３３】
【数２２】
0004254204.tif 000023
【０１３４】
ここで、Ｗは、画像データブロックの主走査方向の総画素数又は副走査方向の総画素数である。ここでmin｛・｝は、｛・｝のうち、最小の方を選択することを示す。例えばＷ＝３００であると、min[0.00334448,0.00333333]であるから、0.3333…が選択され、ｗは、0.333…以上となる。そして、各投票セルを直線が通過するか否かにより「投票」を行い、最も投票数の大きいセルに相当するｓ，ｋにより、位置ずれ量ｓと画像寸法比ｋとが決定される。
【０１３５】
また、本実施の形態では、精度を向上させるために、谷となるピーク位置に関しても同様の処理を行い、山となるピーク位置による投票数と、谷となるピーク位置による投票数との両方を合わせた得票数から最も投票数の多いセルを求めることとするのも好ましい。また、副走査方向の画像寸法比と位置ずれ量の算出も同様の処理により行われる。
【０１３６】
なお、ここではハフ変換を応用した手法によって画像寸法比と位置ずれ量とを算出したが、これに代えてＤＰマッチングを用いてもよい。すなわちＤＰマッチングの伸縮変換関数から画像寸法比と位置ずれ量とを求めても良い。
【０１３７】
こうして画像寸法比と位置ずれ量が求められると、これらに基づき、基準画像と検査画像の対応する画素の位置をスケーリング補正量と平行移動量より求め、その後に画像データの照合が行われる。
【０１３８】
また、ここでは特徴量としてピーク位置のリストを用いていたが、投影波形をフーリエ変換し、ステップＳ３において、そのスペクトルが最大となる周波数の比から画像寸法比を求め、スペクトルが最大となる位相から位置ずれ量を求めてもよい。
【０１３９】
［パターンマッチング］
図２１の処理Ｓ４においては、従来と同様のパターンマッチング処理を行うものとして説明したが、このように、前処理後の両画像データの対応画素を比較するのでは、現実的には、前処理の際に利用する画像寸法比や位置ずれ量には誤差が含まれており、両画像データの画素の位置は正確には一致しない。そこで、本実施の形態では、基準画像と検査画像の対応する画素の位置をスケーリング補正量と平行移動量より求めた後で、一方の画像データの画素を注目画素として順次選択し、当該注目画素及び、その近傍の画素の画素値と、他方の画像データの対応する位置の画素値とを比較してパターンマッチング処理を実行する。
【０１４０】
例えば、印刷部１２が白黒画像の印刷を行う場合、白抜け（黒のドットの形成に失敗した場合）、又は黒汚れ（印字すべきでないドットに黒のトナーが滲み又は飛散した場合）によって照合エラーが発生することが多い。
【０１４１】
白抜けとは、単純に言えば、基準画像に存在する黒画素が検査画像上に再現されない現象である。そこで、図２４のように、基準ブロック画像上の黒画素（ｘorg，ｙorg）の座標をスケーリング補正量と平行移動量を用いて補正し、その画素に対応する検査ブロック画像上の画素（ｘcap，ｙcap）を順次注目画素として選択し、その注目画素を中心として周辺５画像×５画素範囲に黒画素が１つも存在しない場合には白抜け画素として処理する。逆に、周辺５画素×５画素範囲に黒画素が１つでも存在する場合には白抜け画素でないものとして処理する。
【０１４２】
黒汚れとは、単純に言えば、基準画像に存在しない黒画素が検査画像上に形成される現象である。そこで、図２５のように、検査ブロック画像上の黒画素（ｘ２cap，ｙ２cap）の座標をスケーリング補正量と平行移動量を用いて補正し、その画素に対応する基準ブロック画像上の画素（ｘ２org，ｙ２org）を順次注目画素として選択し、その注目画素を中心として周辺３画素×３画素範囲に黒画素が１つも存在しない場合には黒汚れ画素として処理する。逆に、周辺３画素×３画素範囲に黒画素が１つでも存在する場合には、黒汚れ画素ではないものとして処理する。
【０１４３】
このとき、画像形成された画像（原稿）の濃淡（黒さ）に応じて注目画素の周辺にとる画素の数を適宜調整することも好ましい。
【０１４４】
［照合後の所定処理］
また、処理Ｓ５における所定処理としては、例えば照合に失敗した場合の警告処理を行うことが好ましい。具体的に制御部１０は、処理Ｓ４において白抜けや黒汚れの検出個数をカウントしておき、白抜けの検出個数について、事前に定められた第１しきい値を超えているか否かを判断し、超えていなければ、さらに黒汚れの検出個数について、事前に定められた第２しきい値を超えているか否かを判断し、超えていなければ、照合に成功したものと判断して、処理を終了する。
【０１４５】
また、白抜けの検出個数が第１しきい値を超えている場合、又は黒汚れの検出個数が第２しきい値を超えている場合には、照合に失敗したものとして、利用者に印刷の異常を報知する。例えば、印刷の異常を検知した場合に、図２６のように、基準画像と検査画像との差分画像を算出してユーザに提示するものとしても良い。また、照合に失敗した場合、制御部１０は、当該照合に失敗した検査画像の元となった用紙を所定のスタックとは別の場所（印刷に失敗した用紙の蓄積場所）へ蓄積させるよう用紙を別経路へ搬送させるよう用紙搬送部１３を制御してもよい。さらにこの場合において、印刷部１２が同一原稿を複数枚印刷している場合には、印刷枚数をもう一枚増やすよう指示することも好ましい。
【０１４６】
さらに、所定回数以上連続して照合に失敗する場合、印刷を停止して、利用者に機器の異常を点検するよう促す報知を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  基準画像に対する水平方向及び垂直方向への投影波形の例を示す図である。
【図２】  検査画像に対する水平方向及び垂直方向への投影波形の例を示す図である。
【図３】  ピーク位置の対応付けの概要に関する説明図である。
【図４】  投影波形の大局的な凹凸の様子を検出するための局所的ピーク検出方法を表す説明図である。
【図５】  局所的ピークを選別する手段の動作原理を示す説明図である。
【図６】  投影波形の幅を検出するための処理を表す説明図である。
【図７】  投影波形の幅を求めるための関数を表す説明図である。
【図８】  ピークリストの一例を表す説明図である。
【図９】  相似変換パラメータを求めるための投票の手続を表す説明図である。
【図１０】  相似変換パラメータを推定する手続きの概要を表す説明図である。
【図１１】  相似変換パラメータを推定する手続きの例を示す図である。
【図１２】  相似変換パラメータを推定する手続きの概要を表す説明図である。
【図１３】  投票領域の制限の一例を表す説明図である。
【図１４】  基準画像の投影波形に対する離散フーリエ変換の例を示す図である。
【図１５】  検査画像の投影波形に対する離散フーリエ変換の例を示す図である。
【図１６】  投影波形の離散フーリエ変換を用いた相似変換パラメータの推定方法の説明図である。
【図１７】  本発明の実施の形態に係る画像照合システムの構成ブロック図である。
【図１８】  本発明の実施の形態に係る第２の画像照合システムの構成ブロック図である。
【図１９】  本発明の実施の形態に係る第３の画像照合システムの構成ブロック図である。
【図２０】  本発明の実施の形態に係る第４の画像照合システムの構成ブロック図である。
【図２１】  画像照合の処理の一例を表すフローチャート図である。
【図２２】  画像データの一例及びそれに対応する投影波形の一例を表す説明図である。
【図２３】  最適化矩形領域及び最適化線分の一例を表す説明図である。
【図２４】  白抜け画素の判定方法を示す説明図である。
【図２５】  黒汚れ画素の判定方法を示す説明図である。
【図２６】  基準画像と検査画像との差分画像の例を示す図である。
【符号の説明】
１０，１６，２０，２４  制御部、１２，１８，２２，２８  記憶部、１４  画像入力インターフェース、２６  画像出力インターフェース、３０  ＣＣＤ制御部、３２  ラインＣＣＤ、３４  読取光学系、１００  基準画像、１０２，２０２  水平方向への投影波形、１０４，２０４  垂直方向への投影波形、２００検査画像、３００  画像照合装置、３０２  クライアントＰＣ、３０４  プリントサーバ、３０６  画像形成装置。
【図１】
0004254204.tif 000024
【図２】
0004254204.tif 000025
【図３】
0004254204.tif 000026
【図４】
0004254204.tif 000027
【図５】
0004254204.tif 000028
【図６】
0004254204.tif 000029
【図７】
0004254204.tif 000030
【図８】
0004254204.tif 000031
【図９】
0004254204.tif 000032
【図１０】
0004254204.tif 000033
【図１１】
0004254204.tif 000034
【図１２】
0004254204.tif 000035
【図１３】
0004254204.tif 000036
【図１４】
0004254204.tif 000037
【図１５】
0004254204.tif 000038
【図１６】
0004254204.tif 000039
【図１７】
0004254204.tif 000040
【図１８】
0004254204.tif 000041
【図１９】
0004254204.tif 000042
【図２０】
0004254204.tif 000043
【図２１】
0004254204.tif 000044
【図２２】
0004254204.tif 000045
【図２３】
0004254204.tif 000046
【図２４】
0004254204.tif 000047
【図２５】
0004254204.tif 000048
【図２６】
0004254204.tif 000049