【手続補正書】
【提出日】平成23年9月16日(2011.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め登録された登録画像に対応するパターンモデルを用いて、サーチ対象画像中から登録画像に類似するサーチ対象物をサーチして位置決めを行う際に、当初与えられた初期位置よりも高い精度で位置決めを行う画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法であって、
登録画像から輪郭を抽出する工程と、
前記抽出された輪郭上に、複数の基点を設定すると共に、各基点に対して、基点を通りかつ輪郭と略直交する所定長さの対応点探索ラインを割り当てた登録画像のパターンモデルを構築する工程と、
サーチ対象画像を取得すると共に、該サーチ対象画像中に含まれる登録画像に対応する初期位置に従って、前記パターンモデルをサーチ対象画像上に重ねるように配置する工程と、
前記パターンモデルをサーチ対象画像上の初期位置に重ね合わせた際、前記パターンモデルの各対応点探索ライン上と重なって位置するサーチ対象画像中の各画素中から、各画素のエッジ強度、エッジ角度、基点からの距離に基づいて、該対応点探索ラインの基点と対応する前記サーチ対象画像上の対応エッジ点を求める工程と、
各対応エッジ点と、該対応エッジ点に対応する基点を含む輪郭との距離を評価値とし、該評価値の累積値の絶対値が最小となるように、前記与えられた初期位置の精度よりも高い精度で精密位置決めを行う工程と、
を含むことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記登録画像から輪郭を抽出する工程が、
登録画像から複数のエッジ点を抽出する工程と、
抽出された複数のエッジ点の内、隣接しているエッジ点同士を連結して連続したチェーンを作成する工程と、
一以上のチェーンに対して、各々線分及び／又は円弧で近似したセグメントを作成し、セグメントの集合を輪郭とする工程と、
を含むことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程が、前記評価値の累積値を、輪郭を構成する各セグメントとその対応エッジ点との距離を用いて、最小二乗法のエラー値又はウェイト値を演算するものであることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項４】
請求項３に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程における前記最小二乗法が、円弧セグメントに対しては、対応エッジ点と円弧の距離を計算するエラー関数を適用し、線分セグメントに対しては、対応エッジ点と直線の距離を計算するエラー関数を適用してなることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記チェーンに対してセグメントを作成する工程が、
チェーンに対してまず線分での近似を試み、線分による近似の誤差が予め定められた近似閾値を超えた場合に、円弧での近似に切り替える作業を繰り返すことで、一連のセグメントを作成することを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記輪郭上に基点を設定する際に、セグメントの端縁に予め定められたマージンを設定し、マージン部分を除いた領域に基点を設定することを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記パターンモデルをサーチ対象画像上に重ねるように配置する工程における、該サーチ対象画像中に含まれる登録画像に対応する初期位置が、前記サーチ対象画像を縮小して、縮小後のサーチ対象画像に対してパターンサーチを行うことで取得されることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記対応点探索ラインが、各セグメントに設定された基点を中心として、該セグメントと略直交する方向に所定長さに設定されてなることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項９】
請求項２から８のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記対応点探索ラインの所定長さが、サーチ対象画像の全域に対して所定の精度でサーチを行う粗サーチの対象となるサーチ対象画像の縮小率と精密位置決めを行うサーチ対象画像の縮小率の比率で決定されることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記パターンモデルが、対応点探索ラインの配列データを含み、該配列データとして基点の座標、対応点探索ラインの角度、対応点探索ラインの長さの少なくともいずれかを含むことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記サーチ対象画像上の対応エッジ点を求める工程が、
前記対応点探索ライン上に複数の対応エッジ点候補が存在する場合、
エッジ強度がエッジ強度閾値より大きく、かつ極大を示し、
エッジ角度が基点の理想エッジ角度に十分近く、なおかつ最も基点に近い点を対応エッジ点とすることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記チェーンからセグメントを抽出する工程が、
線分での近似を試み、線分による近似の誤差が予め定められた閾値を超えた場合に、円弧での近似に切り替える作業を繰り返すことで、一連のセグメントを抽出することを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決め工程を、対応点探索ラインを短くしながら繰り返し行うことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１４】
請求項３から１３のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程において、
対応点探索ラインに対し最小二乗法を繰り返し適用すると共に、対応点探索ラインの長さを最小二乗法の繰り返し回数に応じて徐々に短くすることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１５】
請求項３から１２のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程において、
対応点探索ラインの長さを、サーチ対象画像の全域に対して所定の精度でサーチを行う粗サーチでの縮小率と精密位置決め時の縮小率に基づいて決定することを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１６】
請求項３から１３のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程において、
対応点探索ラインに対し最小二乗法を繰り返し適用すると共に、エッジ角度の閾値を最小二乗法の繰り返し回数に応じて徐々に小さくすることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１７】
請求項３から１６のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程において、
対応点探索ラインに対し最小二乗法を繰り返し適用するに際して、エラー値が予め定められたエラー値閾値を超えた時点で最小二乗法を中断しその結果を最終結果とすることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１８】
請求項３から１７のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程において、
対応点探索ラインに対し最小二乗法を適用し、エラー値が予め定められたエラー値閾値を超えた時点で最小二乗法を中断し、前段で終了した最小二乗法のエラー値を用いた近似を最終結果として採用すると共に、該最終結果のエラー値を出力するよう構成してなることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項１９】
請求項１から２０のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記パターンモデルを構築する工程において、
エッジ方向の極性の有無を設定可能に構成してなることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記パターンモデルを構築する工程において、
それぞれの基点の角度と対応点探索ラインの方向がアフィン変換値に従って変化することを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
登録画像からエッジ点を抽出する際、ソーベル処理を行い、エッジ点毎にエッジ角度及びエッジ強度を演算することを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記パターンモデルを構築する工程において、セグメント上に基点を設定する所定間隔が、一定の固定幅であることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記パターンモデルを構築する工程において、基点を設定するセグメントを選択するフィルタリングを行うことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記フィルタリングに際してセグメントを選択する基準が、各セグメントに対して含まれるエッジ点の平均エッジ強度を演算し、予め設定された平均エッジ強度閾値と比較してフィルタリングした結果に基づくことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２５】
請求項２３又は２４に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記フィルタリングに際してセグメントを選択する基準が、各セグメントの長さを予め設定されたセグメント長閾値と比較してフィルタリングした結果に基づくことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記パターンモデルを構築する工程において、一定の幾何学形状に基づいてパターンモデルを作成することを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２７】
請求項１から２６のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
登録画像から生成されるエッジ画像は、エッジ連結処理に先立ち、非極大点抑制処理として細線化処理が施されることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２８】
請求項１から２７のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
対応エッジ点を求めるためのデータとして、サーチ対象画像から得られるエッジ角度、エッジ強度閾値、位置、エッジ角度を単位ベクトルで表現したデータ、エッジベクトルの少なくともいずれかを用いることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項２９】
請求項３から２８のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
対応エッジ点を選択する際の繰り返し最小二乗法でのすべてのエッジ角度差の閾値が、最後の粗サーチの角度分解能で決定されることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３０】
請求項１から２９のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
対応点探索ラインの長さを基点毎に変化させてなることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３１】
請求項１から３０のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
基点の座標がサブピクセル座標であることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３２】
請求項１から３１のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
対応エッジ点の座標を求める工程が、
対応点探索ライン上で対応エッジ点を見つける工程と、
該対応エッジ点に対応するペア点を、該対応エッジ点とペア点とで対応点探索ラインを略直交して挟むようにして選択する工程と、
これら該対応エッジ点及びそのペア点のそれぞれのサブピクセル座標を求め、該サブピクセル座標の平均座標を求め、得られた平均座標を真の対応エッジ点座標とする工程と、
を含むことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３３】
請求項１から３１のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記対応エッジ点の座標を求める工程が、
対応点探索ライン上で仮対応エッジ点を探索する工程と、
該仮対応エッジ点の周囲に存在する近傍エッジ点を複数求め、該仮対応エッジ点と該複数の近傍エッジ点のサブピクセル座標を求める工程と、
を含むことを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３４】
請求項３から３３のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程において、
対応点探索ラインに対し最小二乗法を適用し、最終の最小二乗法処理での対応点の数と基点の数の比で評価値としてスコアを計算するよう構成してなることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３５】
請求項３から３３のいずれか一に記載の画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法において、
前記精密位置決めを行う工程において、
対応点探索ラインに対し最小二乗法を適用し、最終の最小二乗法処理での対応エッジ点のエッジ角度と、これに対応する基点のエッジ角度との差から得られる重みの合計と、基点の数との比で評価値としてスコアを計算するよう構成してなることを特徴とする画像処理におけるパターンモデルの位置決め方法。
【請求項３６】
予め登録された登録画像に対応するパターンモデルを用いて、サーチ対象画像中から登録画像に類似する対象物をサーチして位置決めを行う際に、当初与えられた初期位置よりも高い精度で位置決めを行う画像処理装置であって、
登録画像及びサーチ対象画像を取得する画像入力手段と、
前記画像入力手段で取得された登録画像から輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
前記輪郭抽出手段で抽出された輪郭から複数のエッジ点を抽出し、抽出された複数のエッジ点の内、隣接しているエッジ点同士を連結して連続したチェーンを作成するチェーン作成手段と、
前記チェーン作成手段で作成された一以上のチェーンに対して、各々線分及び／又は円弧で近似したセグメントを作成するセグメント作成手段と、
前記セグメント作成手段で作成されたセグメント上に、複数の基点を設定すると共に、各基点に対して、基点を通りかつ輪郭と略直交する所定長さの対応点探索ラインを割り当てた登録画像のパターンモデルを構築するパターンモデル構築手段と、
前記画像入力手段で取得されたサーチ対象画像中に含まれる登録画像に対応する初期位置を取得し、該初期位置に従って、前記パターンモデルをサーチ対象画像上に重ねるように配置して、前記パターンモデルを構成する各セグメントに対応するサーチ対象画像上の個々の対応エッジ点を求め、各セグメントと、その対応エッジ点との関係を評価値とし、該評価値の累積値が最小又は最大となるように、当初与えられた初期位置よりも高い精度で精密位置決めを行うための精密位置決め手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の画像処理装置において、さらに、
前記画像入力手段で取得されたサーチ対象画像を所定の縮小率で縮小するための画像縮小手段と、
前記画像縮小手段で縮小された縮小サーチ対象画像に対し、画像を構成する各画素に対して、エッジ角度情報を含むエッジ角度画像を演算するエッジ角度画像作成手段と、
前記エッジ角度画像作成手段で作成したエッジ角度画像の各画素につき、予め規定された一定幅の角度を示すエッジ角度ビットで表現したエッジ角度ビット画像に変換するエッジ角度ビット画像作成手段と、
前記エッジ角度ビット画像を縮小したエッジ角度ビット縮小画像を生成するために、該エッジ角度ビット画像を縮小する縮小率に応じて決定されるＯＲ演算領域に含まれるすべての画素のエッジ角度ビットをＯＲ演算し、各ＯＲ演算領域を表す縮小エッジ角度ビットデータで構成されたエッジ角度ビット縮小画像を生成するエッジ角度ビット画像縮小手段と、
前記画像縮小手段により第１の縮小率で縮小された第１縮小サーチ対象画像に関して、前記エッジ角度ビット画像縮小手段で生成される第１エッジ角度ビット縮小画像に対して、該第１の縮小率にて生成された第１の粗サーチ用パターンモデルをテンプレートとしてパターンサーチを行い、前記第１エッジ角度ビット縮小画像の全域から前記第１の粗サーチ用パターンモデルに対応する第１の位置及び姿勢を、第１の精度で求めると共に、前記画像縮小手段により第１の縮小率以下で等倍以上の第２の縮小率に縮小された第２縮小サーチ対象画像に関して、前記エッジ角度ビット画像縮小手段で生成される第２エッジ角度ビット縮小画像に対して、該第２の縮小率にて生成された第２の粗サーチ用パターンモデルをテンプレートとしてパターンサーチを行い、前記第２縮小サーチ対象画像の、前記第１の位置及び姿勢を基準とする所定の領域中から第２の粗サーチ用パターンモデルに対応する第２の位置及び姿勢を、前記第１の精度よりも高精度な第２の精度で求める粗サーチ手段と、
を備え、
前記精密位置決め手段は、サーチ対象画像を必要に応じて等倍以上かつ第２の縮小率以下である第３の縮小率に縮小した第３縮小サーチ対象画像の、前記第２の位置及び姿勢を用いて、パターンモデルを第３縮小サーチ対象画像上に重ねるように配置し、前記パターンモデルを構成する輪郭に対応する第３縮小サーチ対象画像上の対応エッジ点を求め、各輪郭とその対応エッジ点との関係を評価値とし、該評価値の累積値が最小又は最大となるように、前記第２の精度よりも高い第３の精度で精密位置決めを行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の画像処理装置において、さらに、
パターンモデルを構成する際に基点を設定するセグメントを選択するセグメントフィルタ手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３９】
予め登録された登録画像に対応するパターンモデルを用いて、サーチ対象画像中から登録画像に類似する対象物をサーチして位置決めを行う際に、当初与えられた初期位置よりも高い精度で位置決めを行う画像処理プログラムであって、
登録画像及びサーチ対象画像を取得する画像入力機能と、
前記画像入力機能で取得された登録画像から輪郭を抽出する輪郭抽出機能と、
前記輪郭抽出機能で抽出された輪郭から複数のエッジ点を抽出し、抽出された複数のエッジ点の内、隣接しているエッジ点同士を連結して連続したチェーンを作成するチェーン作成機能と、
前記チェーン作成機能で作成された一以上のチェーンに対して、各々線分及び／又は円弧で近似したセグメントを作成するセグメント作成機能と、
前記セグメント作成機能で作成されたセグメント上に、複数の基点を設定すると共に、各基点に対して、基点を通りかつ輪郭と略直交する所定長さの対応点探索ラインを割り当てた登録画像のパターンモデルを構築するパターンモデル構築機能と、
前記画像入力機能で取得されたサーチ対象画像中に含まれる登録画像に対応する初期位置を取得し、該初期位置に従って、前記パターンモデルをサーチ対象画像上に重ねるように配置して、前記パターンモデルを構成する各セグメントに対応するサーチ対象画像上の個々の対応エッジ点を求め、各セグメントと、その対応エッジ点との関係を評価値とし、該評価値の累積値が最小又は最大となるように、当初与えられた初期位置よりも高い精度で精密位置決めを行うための精密位置決め機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項４０】
請求項３９に記載の画像処理プログラムにおいて、さらに、
前記画像入力機能で取得されたサーチ対象画像を所定の縮小率で縮小するための画像縮小機能と、
前記画像縮小機能で縮小された縮小サーチ対象画像に対し、画像を構成する各画素に対して、エッジ角度情報を含むエッジ角度画像を演算するエッジ角度画像作成機能と、
前記エッジ角度画像作成機能で作成したエッジ角度画像の各画素につき、予め規定された一定幅の角度を示すエッジ角度ビットで表現したエッジ角度ビット画像に変換するエッジ角度ビット画像作成機能と、
前記エッジ角度ビット画像を縮小したエッジ角度ビット縮小画像を生成するために、該エッジ角度ビット画像を縮小する縮小率に応じて決定されるＯＲ演算領域に含まれるすべての画素のエッジ角度ビットをＯＲ演算し、各ＯＲ演算領域を表す縮小エッジ角度ビットデータで構成されたエッジ角度ビット縮小画像を生成するエッジ角度ビット画像縮小機能と、
前記画像縮小機能により第１の縮小率で縮小された第１縮小サーチ対象画像に関して、前記エッジ角度ビット画像縮小機能で生成される第１エッジ角度ビット縮小画像に対して、該第１の縮小率にて生成された第１の粗サーチ用パターンモデルをテンプレートとしてパターンサーチを行い、前記第１エッジ角度ビット縮小画像の全域から前記第１の粗サーチ用パターンモデルに対応する第１の位置及び姿勢を、第１の精度で求めると共に、前記画像縮小機能により第１の縮小率以下で等倍以上の第２の縮小率に縮小された第２縮小サーチ対象画像に関して、前記エッジ角度ビット画像縮小機能で生成される第２エッジ角度ビット縮小画像に対して、該第２の縮小率にて生成された第２の粗サーチ用パターンモデルをテンプレートとしてパターンサーチを行い、前記第２縮小サーチ対象画像の、前記第１の位置及び姿勢を基準とする所定の領域中から第２の粗サーチ用パターンモデルに対応する第２の位置及び姿勢を、前記第１の精度よりも高精度な第２の精度で求める粗サーチ機能と、
をコンピュータに実現させ、
前記精密位置決め機能は、サーチ対象画像を必要に応じて等倍以上かつ第２の縮小率以下である第３の縮小率に縮小した第３縮小サーチ対象画像の、前記第２の位置及び姿勢を用いて、パターンモデルを第３縮小サーチ対象画像上に重ねるように配置し、前記パターンモデルを構成する輪郭に対応する第３縮小サーチ対象画像上の対応エッジ点を求め、各輪郭とその対応エッジ点との関係を評価値とし、該評価値の累積値が最小又は最大となるように、前記第２の精度よりも高い第３の精度で精密位置決めを行うことを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項４１】
請求項４０に記載のプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。