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JP2013142961A - Feature point detection program for detecting feature point in image, image processor and method - Google Patents

Feature point detection program for detecting feature point in image, image processor and method Download PDF

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JP2013142961A JP2012002093A JP2012002093A JP2013142961A JP 2013142961 A JP2013142961 A JP 2013142961A JP 2012002093 A JP2012002093 A JP 2012002093A JP 2012002093 A JP2012002093 A JP 2012002093A JP 2013142961 A JP2013142961 A JP 2013142961A
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Abstract

【課題】先に判定された隣接画素における特徴点であるか否かの判定結果を考慮して、当該画素について更に高速に判定する特徴点検出プログラム等を提供する。
【解決手段】決定木記憶部は、第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意され、第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意される。入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する第1のステップと、注目画素の輝度に対する各周辺画素の輝度の大小関係を表す輝度種別を検出する第2のステップと、第1の注目画素に対して、第1の決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出された際に、第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、第1の決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された第2の決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出される第3のステップとを有する。
【選択図】図4
A feature point detection program and the like for determining a pixel at a higher speed in consideration of a determination result of whether or not the pixel is a feature point in an adjacent pixel determined in advance are provided.
A decision tree storage unit prepares a second decision tree for each branch at the end of the nth layer in the first decision tree, and for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree. A first decision tree is prepared. A first step of designating one target pixel in the input image and a plurality of peripheral pixels at a predetermined position; and a second type of detecting a luminance type representing a magnitude relationship of the luminance of each peripheral pixel with respect to the luminance of the target pixel And when a feature point / non-feature point is extracted using the first decision tree for the first pixel of interest, the second pixel of interest adjacent to the first pixel of interest is extracted. And a third step in which feature points / non-feature points are extracted using the second decision tree selected according to the branch at the end of the nth layer in the first decision tree.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、画像中の特徴点を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting feature points in an image.

近年、画像中の局所的な領域の視覚的な特徴を表す「特徴点」に基づいて、その画像を認識し又は検索する技術が注目されている。特徴点は、例えば複数次元のベクトルの特徴量で表される。この技術によれば、回転やスケールの変化にロバストな、SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)やSURF(Speeded Up Robust Features)のようなアルゴリズムが、広く用いられている。例えばSIFTとは、スケールスペースを用いて特徴的な局所領域を解析し、そのスケール変化及び回転に不変となる複数次元の特徴量を記述する技術である。特に、拡張現実感(Augmented Reality, AR)の用途における画像認識の技術分野によれば、リアルタイムに処理する必要があるために、SIFTやSURFよりも高速に特徴点を検出することが要求される。   In recent years, a technique for recognizing or searching an image based on “feature points” representing visual features of a local region in the image has attracted attention. The feature points are represented by, for example, feature quantities of a multidimensional vector. According to this technology, algorithms such as SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) and SURF (Speeded Up Robust Features), which are robust to changes in rotation and scale, are widely used. For example, SIFT is a technology that analyzes a characteristic local region using a scale space and describes a multi-dimensional feature quantity that is invariant to scale change and rotation. In particular, according to the technical field of image recognition in augmented reality (AR) applications, since it is necessary to process in real time, it is required to detect feature points faster than SIFT and SURF. .

従来、画像中の各注目点の一次微分値と、一次微分の方向と垂直方向の二次微分値とを用いることによって、各画素が特徴点であるか否かを高速に判定する技術がある(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, there is a technique for determining at high speed whether each pixel is a feature point by using a primary differential value of each point of interest in an image and a secondary differential value in the direction of the primary differentiation and the vertical direction. (For example, refer to Patent Document 1).

また、注目画素の輝度とその周辺画素の輝度とを比較し、その注目画素が特徴点であるか否かを判定する技術もある(例えば非特許文献1参照)。この技術によれば、注目画素の輝度よりも一定以上明るい画素(又は暗い画素)が、閾値N個以上(N>1)連続する周辺画素が存在する場合に、その注目画素を特徴点と判定する。   There is also a technique for comparing the luminance of a pixel of interest with the luminance of surrounding pixels and determining whether or not the pixel of interest is a feature point (see, for example, Non-Patent Document 1). According to this technique, when a pixel (or dark pixel) brighter than a certain brightness than the luminance of the pixel of interest has a threshold pixel of N (N> 1) continuous peripheral pixels, the pixel of interest is determined as a feature point. To do.

図1は、従来技術における特徴点を検出するフローチャートである。
図2は、従来技術のFAST(Features from Accelerated Segment Test)特徴検出器における注目画素及び周辺画素の位置を表す説明図である。
FIG. 1 is a flowchart for detecting feature points in the prior art.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the positions of a pixel of interest and peripheral pixels in a conventional FAST (Features from Accelerated Segment Test) feature detector.

(S1)最初に、入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する。図2によれば、注目画素pを中心として、放射方向へ3画素分だけ先に位置する画素を、周辺画素x1〜x16としている。 (S1) First, one target pixel in the input image and a plurality of peripheral pixels at a predetermined position are designated. According to FIG. 2, the pixels located three pixels ahead in the radial direction with the target pixel p as the center are the peripheral pixels x1 to x16.

(S2)次に、注目画素pの輝度に対する各周辺画素x1〜x16の輝度の大小関係を表す輝度種別を検出する。輝度種別は、注目画素pの輝度に対する各周辺画素x1〜x16の輝度を、2つの閾値を用いて、以下のように3つに区分したものである。
暗い(darker)/普通(similar)/明るい(brighter)
(S2) Next, a luminance type representing the magnitude relationship of the luminances of the peripheral pixels x1 to x16 with respect to the luminance of the target pixel p is detected. The luminance type is obtained by dividing the luminance of each of the peripheral pixels x1 to x16 with respect to the luminance of the pixel of interest p into three as follows using two threshold values.
Darker / similar / brighter

ここで、暗い(darker)又は明るい(brighter)と分類された周辺画素が、閾値N個以上連続した場合に、「その注目画素pは特徴点である」と判定される。エッジ上の点を特徴点として検出しないようにするために、図2によれば、閾値N=9として設定されている。例えば、連続するx1〜x10の10個(閾値9個以上)が明るい(Brighter)と判定された場合に、注目画素pは特徴点であると判定される。   Here, when the peripheral pixels classified as darker or brighter continue for N thresholds or more, it is determined that “the target pixel p is a feature point”. In order not to detect a point on the edge as a feature point, the threshold value N is set to 9 according to FIG. For example, if 10 consecutive x1 to x10 (threshold 9 or more) are determined to be bright, the target pixel p is determined to be a feature point.

更に、非特許文献1に記載の特徴点の判定を、決定木を用いることで高速化する技術もある(例えば非特許文献2及び3参照)。   Further, there is a technique for speeding up the feature point determination described in Non-Patent Document 1 by using a decision tree (see Non-Patent Documents 2 and 3, for example).

図3は、従来技術における特徴点検出用の決定木を表す説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing a decision tree for feature point detection in the prior art.

図3によれば、決定木は、周辺画素をノードとし、各ノードから輝度種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点C(Corner)/非特徴点N(Non-Corner)を付与したものである。図3によれば、木の深さを4としたものが表されている。   According to FIG. 3, the decision tree has peripheral pixels as nodes, branches from each node for each luminance type, and assigns feature points C (Corner) / non-feature points N (Non-Corner) to terminal nodes. is there. FIG. 3 shows a tree with a depth of 4.

(S3)前述のS2に続いて、先頭ノードの周辺画素から順に輝度種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点C/非特徴点Nを抽出する。これによって、例えば、注目画素pに対して周辺画素x5が普通(similar)であって、且つ、注目画素pに対して周辺画素x13が普通(similar)である場合、"N"となり、注目画素pは特徴点ではないと判定される。この時点で、直ぐに、次の注目画素の判定へ移行することができる。 (S3) Subsequent to S2 described above, the feature tree C / non-feature point N of the end node is extracted by following the decision tree according to the luminance type in order from the peripheral pixels of the head node. Thus, for example, if the peripheral pixel x5 is normal with respect to the target pixel p and the peripheral pixel x13 is normal with respect to the target pixel p, the result is “N”. It is determined that p is not a feature point. At this time, it is possible to immediately shift to determination of the next pixel of interest.

このように、従来技術によれば、図1のように、注目画素毎にS1〜S3を繰り返すことによって、特徴点を高速に検出することができる。   Thus, according to the prior art, feature points can be detected at high speed by repeating S1 to S3 for each pixel of interest as shown in FIG.

特開2009−211330号公報JP 2009-2111330 A

E. Rosten and T. Drummond, “Fusing pointsand lines for high performance tracking,” in Proc. ofICCV, 1508-1515, 2005、[online]、[平成23年12月13日検索]、インターネット<URL:http://www.arnetminer.org/viewpub.do?pid=293612>E. Rosten and T. Drummond, “Fusing points and lines for high performance tracking,” in Proc. Of ICCV, 1508-1515, 2005, [online], [searched on December 13, 2011], Internet <URL: http: //www.arnetminer.org/viewpub.do?pid=293612> E. Rosten and T. Drummond, “Machine learningfor high-speed corner detection,” ECCV, 430-443, 2006、[online]、[平成23年12月13日検索]、インターネット<URL:http://www.springerlink.com/content/y11g42n05q626127/>E. Rosten and T. Drummond, “Machine learning for high-speed corner detection,” ECCV, 430-443, 2006, [online], [December 13, 2011 search], Internet <URL: http: // www .springerlink.com / content / y11g42n05q626127 / > 「決定木と帰納推論による知識の獲得」、[online]、[平成23年12月13日検索]、インターネット<URL:lis2.huie.hokudai.ac.jp/~kurihara/classes/AI/dtree.ppt>"Acquisition of knowledge by decision tree and inductive reasoning", [online], [Search on December 13, 2011], Internet <URL: lis2.huie.hokudai.ac.jp/~kurihara/classes/AI/dtree. ppt>

しかしながら、特許文献1に記載された技術によれば、注目画素の1次微分値及び2次微分値の情報のみを利用しているため、ノイズの影響を受けやすく、ロバストな検出ができないという問題がある。また、非特許文献2に記載された技術によれば、各画素について独立に判定するものに過ぎない。一方で、発明者らは、画像の中の特徴点の多くは連続的につながっており、先に判定された隣接する注目画素の判定結果を考慮して、当該注目画素について特徴点であるか否かを判定する方が、更に高速に処理できるのではないかと考えた。   However, according to the technique described in Patent Document 1, since only the information of the primary differential value and the secondary differential value of the target pixel is used, it is easily affected by noise and cannot be detected robustly. There is. In addition, according to the technique described in Non-Patent Document 2, each pixel is merely determined independently. On the other hand, the inventors consider that many of the feature points in the image are continuously connected and are the feature points for the target pixel in consideration of the determination result of the adjacent target pixel determined in advance. I thought that the process of judging whether or not could be processed at higher speed.

そこで、本発明は、先に判定された隣接画素における判定結果を考慮して、当該注目画素について特徴点であるか否かを更に高速に判定することができる特徴点検出プログラム、画像処理装置及び方法を提供することを目的とする。   In view of this, the present invention considers the determination result of the adjacent pixel determined earlier, a feature point detection program, an image processing device, and an image processing device capable of determining at high speed whether or not the pixel of interest is a feature point It aims to provide a method.

本発明によれば、画像処理装置に搭載されたコンピュータを、
入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する第1のステップと、
注目画素と各周辺画素の関係を表す画素種別を検出する第2のステップと、
周辺画素をノードとし、該ノードから画素種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点/非特徴点を付与した決定木を記憶する決定木記憶部を用いて、先頭ノードの周辺画素から順に画素種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点/非特徴点を抽出する第3のステップと
を有し、注目画素毎に、第1のステップから第3のステップまでを繰り返す
ように実行させる特徴点検出プログラムにおいて、
決定木記憶部は、複数の決定木を有し、各決定木における第n層の末端の分岐毎に、複数の決定木のいずれかの決定木が用意され、
第3のステップについて、
第1の注目画素に対して、複数の決定木のいずれかの決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出された際に、
第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出される
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする。
According to the present invention, a computer mounted on an image processing apparatus is
A first step of designating one pixel of interest in the input image and a plurality of surrounding pixels at a predetermined position;
A second step of detecting a pixel type representing a relationship between the target pixel and each peripheral pixel;
Using a decision tree storage unit that stores a decision tree that has a neighboring pixel as a node, branches from the node for each pixel type, and adds a feature point / non-feature point to a terminal node, the pixel type in order from the surrounding pixel of the first node And the third step of extracting the feature points / non-feature points of the end node in accordance with the decision tree, and for each pixel of interest, the first step to the third step are repeated. In the feature point detection program,
The decision tree storage unit has a plurality of decision trees, and for each branch at the end of the nth layer in each decision tree, one of the plurality of decision trees is prepared,
For the third step,
When a feature point / non-feature point is extracted using one of a plurality of decision trees for the first pixel of interest,
Feature points / non-feature points are extracted from the second target pixel adjacent to the first target pixel using the decision tree selected according to the branch at the end of the nth layer in the decision tree. The computer is made to function.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、画素種別は、注目画素の輝度に対する所定の複数の周辺画素の輝度の大小関係を、2つの閾値を用いて暗い(darker)/普通(similar)/明るい(brighter)に区分したものであるようにコンピュータを実行させることも好ましい。   According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention, the pixel type is a relationship between the brightness of a predetermined plurality of peripheral pixels with respect to the brightness of the target pixel, and a darker / normal relationship using two threshold values. It is also preferred to run the computer so that it is divided into (similar) / brighter.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、複数の決定木は、複数の第1の決定木と複数の第2の決定木に分類され、第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意され、第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意されることも好ましい。   According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention, the plurality of decision trees are classified into a plurality of first decision trees and a plurality of second decision trees, and the nth layer in the first decision tree. It is also preferable that a second decision tree is prepared for each branch at the end of the first decision tree, and a first decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、第1の決定木における第n層までに含まれるノードの周辺画素と、第2の決定木における第n層までに含まれるノードの周辺画素とは、異なるものであるようにコンピュータを実行させることも好ましい。   According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention, the peripheral pixels of nodes included in the first decision tree up to the nth layer and the nodes included in the second decision tree up to the nth layer It is also preferable that the computer be executed so that it is different from the peripheral pixels.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、
注目画素が、行について左から右へ順に、且つ、列について上から下へ順に指定される場合、
第1の注目画素は、第1の注目画素の上側に隣接する第2の注目画素における第n層までの分岐の判定結果に応じて、決定木を切り替え、
第2の注目画素は、第2の注目画素の左側に隣接する第1の注目画素における第n層までの分岐の判定結果に応じて、決定木を切り替える
ようにコンピュータを実行させることも好ましい。
According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention,
If the pixel of interest is specified in order from left to right for a row and from top to bottom for a column,
The first target pixel switches the decision tree according to the determination result of the branch to the n-th layer in the second target pixel adjacent to the upper side of the first target pixel,
It is also preferable that the second target pixel causes the computer to switch the decision tree according to the determination result of the branch to the n-th layer in the first target pixel adjacent to the left side of the second target pixel.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、
決定木記憶部は、第n層を第2層とし、
第2の決定木は、第1の決定木の第2層の9分岐毎に用意され、
第1の決定木は、第2の決定木の第2層の9分岐毎に用意される
ようにコンピュータを実行させることも好ましい。
According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention,
The decision tree storage unit sets the nth layer as the second layer,
A second decision tree is prepared for every 9 branches of the second layer of the first decision tree,
It is also preferable that the computer is executed so that the first decision tree is prepared for every nine branches of the second layer of the second decision tree.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、
第1の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とは、注目画素を中心に反対方向に位置するものであり、
第2の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とは、注目画素を中心に反対方向に位置するものであり、
第1の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とを結ぶ線と、第2の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とを結ぶ線とが、ほぼ直角となるようにコンピュータを実行させることも好ましい。
According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention,
The peripheral pixels of the first layer and the peripheral pixels of the second layer in the first decision tree are located in opposite directions around the target pixel,
The peripheral pixels of the first layer and the peripheral pixels of the second layer in the second decision tree are located in opposite directions around the target pixel,
A line connecting the peripheral pixel of the first layer and the peripheral pixel of the second layer in the first decision tree and a line connecting the peripheral pixel of the first layer and the peripheral pixel of the second layer in the second decision tree It is also preferable to run the computer so that it is substantially perpendicular.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、
決定木記憶部に記憶された第1の決定木及び第2の決定木を作成するために、
入力された学習画像における1つの代表画素を指定する第01のステップと、
代表画素の左側の画素を注目画素として、該注目画素における第1のn個の周辺画素について第1の決定木の第n層まで分岐させた第1の複数の画素集合を導出する第02のステップと、
代表画素の上側の画素を注目画素として、該注目画素における第2のn個の周辺画素(第1のn個の周辺画素以外)について第2の決定木の第n層まで分岐させた第2の複数の画素集合を導出する第03のステップと
を有し、注目画素毎に、第01のステップから第03のステップまでを繰り返し、
第1の複数の画素集合を用いて、複数の第2の決定木を導出すると共に、第2の複数の画素集合を用いて、複数の第1の決定木を導出する
ようにコンピュータを実行させることも好ましい。
According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention,
In order to create the first decision tree and the second decision tree stored in the decision tree storage unit,
A first step of designating one representative pixel in the input learning image;
A pixel of the left side of the representative pixel is set as a pixel of interest, and a second set of pixels derived from the first n neighboring pixels of the pixel of interest is branched to the nth layer of the first decision tree. Steps,
A second n-th peripheral pixel (other than the first n peripheral pixels) in the target pixel is branched to the nth layer of the second decision tree with the pixel above the representative pixel as the target pixel. A third step of deriving a plurality of pixel sets, and repeating from the 01st step to the 03th step for each target pixel,
A plurality of second decision trees are derived using the first plurality of pixel sets, and the computer is executed to derive a plurality of first decision trees using the second plurality of pixel sets. It is also preferable.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、第1/第2の複数の画素集合から、情報エントロピの概念を用いた汎用的な教師有り学習アルゴリズムを用いて、複数の第2/第1の決定木を導出するようにコンピュータを実行させることも好ましい。   According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention, a plurality of second ones are used by using a general supervised learning algorithm using the concept of information entropy from the first / second plurality of pixel sets. It is also preferred to have the computer run to derive the first decision tree.

本発明の特徴点検出プログラムにおける他の実施形態によれば、教師有り学習アルゴリズムは、ID3又はC4.5のアルゴリズムであるようにコンピュータを実行させることも好ましい。   According to another embodiment of the feature point detection program of the present invention, it is also preferable that the supervised learning algorithm is executed by the computer so as to be an algorithm of ID3 or C4.5.

本発明によれば、特徴点検出部を有する画像処理装置であって、
特徴点検出部は、
入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する注目画素指定手段と、
注目画素の輝度に対する各周辺画素の輝度の大小関係を表す輝度種別を検出する輝度種別検出手段と、
周辺画素をノードとし、該ノードから輝度種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点/非特徴点を付与した決定木を記憶する決定木記憶手段と、
決定木記憶手段を用いて、先頭ノードの周辺画素から順に輝度種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点/非特徴点を抽出する特徴点判定手段と
を有し、注目画素毎に、注目画素指定手段と、輝度種別検出手段と、特徴点判定手段とを繰り返すように機能させる画像処理装置において、
決定木記憶手段は、複数の第1の決定木と複数の第2の決定木とを有し、第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意され、第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意され、
特徴点判定手段は、
第1の注目画素に対して、第1の決定木を用いて、特徴点/非特徴点を抽出した際に、
第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、第1の決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された第2の決定木を用いて、特徴点/非特徴点を抽出する
ことを特徴とする。
According to the present invention, an image processing apparatus having a feature point detection unit,
The feature point detector
Pixel-of-interest specifying means for specifying one pixel of interest in the input image and a plurality of peripheral pixels at a predetermined position;
A luminance type detecting means for detecting a luminance type representing the magnitude relationship of the luminance of each peripheral pixel with respect to the luminance of the target pixel;
Decision tree storage means for storing a decision tree having a peripheral pixel as a node, branching from the node for each luminance type, and adding a feature point / non-feature point to a terminal node;
Using a decision tree storage means, having a feature point determining means for extracting a feature point / non-feature point of a terminal node by following a decision tree according to the luminance type in order from the peripheral pixels of the head node, and for each pixel of interest In the image processing apparatus that functions to repeat the pixel-of-interest specifying means, the luminance type detecting means, and the feature point determining means,
The decision tree storage means has a plurality of first decision trees and a plurality of second decision trees, and a second decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the first decision tree. A first decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree,
The feature point determination means
When feature points / non-feature points are extracted for the first pixel of interest using the first decision tree,
A feature point / non-feature using a second decision tree selected according to a branch at the end of the nth layer in the first decision tree for a second pixel of interest adjacent to the first pixel of interest It is characterized by extracting points.

本発明によれば、
入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する第1のステップと、
注目画素の輝度に対する各周辺画素の輝度の大小関係を表す輝度種別を検出する第2のステップと、
周辺画素をノードとし、該ノードから輝度種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点/非特徴点を付与した決定木を記憶する決定木記憶部を用いて、先頭ノードの周辺画素から順に輝度種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点/非特徴点を抽出する第3のステップと
を有し、注目画素p毎に、第1のステップから第3のステップまでを繰り返す
画像処理装置における特徴点検出方法であって、
決定木記憶部は、複数の第1の決定木と複数の第2の決定木とを有し、第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意され、第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意され、
第3のステップについて、
第1の注目画素に対して、第1の決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出された際に、
第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、第1の決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された第2の決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出される
ことを特徴とする。
According to the present invention,
A first step of designating one pixel of interest in the input image and a plurality of surrounding pixels at a predetermined position;
A second step of detecting a luminance type representing a magnitude relationship of the luminance of each peripheral pixel with respect to the luminance of the target pixel;
Using a decision tree storage unit that stores a decision tree with a neighboring pixel as a node, branches from the node for each luminance type, and adds a feature point / non-feature point to a terminal node, the luminance type sequentially from the surrounding pixel of the first node And a third step of extracting a feature point / non-feature point of the end node in accordance with the decision tree, and repeating from the first step to the third step for each pixel of interest p A feature point detection method in
The decision tree storage unit has a plurality of first decision trees and a plurality of second decision trees, and a second decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the first decision tree. A first decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree,
For the third step,
When feature points / non-feature points are extracted for the first pixel of interest using the first decision tree,
A feature point / non-feature using a second decision tree selected according to a branch at the end of the nth layer in the first decision tree for a second pixel of interest adjacent to the first pixel of interest A point is extracted.

本発明の特徴点検出プログラム、画像処理装置及び方法によれば、先に判定された隣接画素における判定結果を考慮して、当該注目画素について特徴点であるか否かを更に高速に判定することができる。   According to the feature point detection program, the image processing apparatus, and the method of the present invention, it is possible to determine at high speed whether or not the target pixel is a feature point in consideration of the determination result of the adjacent pixel determined in advance. Can do.

従来技術における特徴点を検出するフローチャートである。It is a flowchart which detects the feature point in a prior art. 従来技術のFAST特徴検出器における注目画素及び周辺画素の位置を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the position of the attention pixel and peripheral pixel in the FAST feature detector of a prior art. 従来技術における特徴点検出用の決定木を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the decision tree for the feature point detection in a prior art. 本発明における画像処理装置の機能構成図である。It is a functional block diagram of the image processing apparatus in this invention. 本発明における第1の決定木に対する複数の第2の決定木を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the some 2nd decision tree with respect to the 1st decision tree in this invention. 本発明における第2の決定木に対する複数の第1の決定木を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the some 1st decision tree with respect to the 2nd decision tree in this invention. 本発明における注目画素に対する周辺画素の位置を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the position of the surrounding pixel with respect to the attention pixel in this invention. 注目画素をラスタスキャンの順に判定していることを表す説明図である。It is explanatory drawing showing having judged the attention pixel in order of the raster scan. 注目画素を判定する際に、判定結果を用いるべき隣接画素の位置を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the position of the adjacent pixel which should use a determination result, when determining an attention pixel.

以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図4は、本発明における画像処理装置の機能構成図である。   FIG. 4 is a functional configuration diagram of the image processing apparatus according to the present invention.

図4によれば、画像処理装置1は、特徴点検出部11と、決定木生成部12とを有する。これら機能構成部は、装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。   According to FIG. 4, the image processing apparatus 1 includes a feature point detection unit 11 and a decision tree generation unit 12. These functional components are realized by executing a program that causes a computer installed in the apparatus to function.

<特徴点検出部11>
特徴点検出部11は、決定木記憶部110と、注目画素指定部111と、輝度種別検出部112と、特徴点判定部113とを有する。ここで、ラスタスキャン順の注目画素毎に、注目画素指定部111と、輝度種別検出部112と、特徴点判定部113とが、繰り返される。
<Feature Point Detection Unit 11>
The feature point detection unit 11 includes a decision tree storage unit 110, a target pixel designation unit 111, a luminance type detection unit 112, and a feature point determination unit 113. Here, the pixel-of-interest specifying unit 111, the luminance type detection unit 112, and the feature point determination unit 113 are repeated for each pixel of interest in the raster scan order.

[決定木記憶部110]
決定木記憶部110は、周辺画素をノードとし、各ノードから輝度種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点C/非特徴点Nを付与した決定木を記憶する。ここで、非特許文献1に記載された技術によれば、1本の決定木が用意されているのに対し、本発明によれば、複数の第1の決定木と複数の第2の決定木とを有し、互いに以下の関係で用意される。
・第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意される。
・第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意される。
[Decision Tree Storage Unit 110]
The decision tree storage unit 110 stores a decision tree having peripheral pixels as nodes, branching from each node for each luminance type, and adding a feature point C / non-feature point N to a terminal node. Here, according to the technique described in Non-Patent Document 1, one decision tree is prepared, whereas according to the present invention, a plurality of first decision trees and a plurality of second decisions are made. It is prepared in the following relationship with each other.
A second decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the first decision tree.
A first decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree.

図5は、本発明における第1の決定木に対する複数の第2の決定木を表す説明図である。
図6は、本発明における第2の決定木に対する複数の第1の決定木を表す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a plurality of second decision trees for the first decision tree in the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a plurality of first decision trees for the second decision tree in the present invention.

ここで、第1の決定木における第n層までに含まれるノードの周辺画素と、第2の決定木における第n層までに含まれるノードの周辺画素とは、異なるものである。具体的には、図5及び図6によれば、決定木は、第n層を第2層(n=2)として説明しており、互いに以下の関係で用意される。
・第2の決定木は、第1の決定木の第2層の9分岐毎に用意される。
・第1の決定木は、第2の決定木の第2層の9分岐毎に用意される。
Here, the peripheral pixels of the node included in the first decision tree up to the nth layer are different from the peripheral pixels of the node included in the second decision tree up to the nth layer. Specifically, according to FIGS. 5 and 6, the decision tree is described with the nth layer as the second layer (n = 2), and is prepared in the following relationship.
A second decision tree is prepared every 9 branches of the second layer of the first decision tree.
A first decision tree is prepared for every nine branches of the second layer of the second decision tree.

[注目画素指定部111]
注目画素指定部111は、入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する。本発明によれば、注目画素に対する周辺画素の位置は、以下のように決定される。
・第1の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とは、注目画素を中心に反対方向に位置する。
・第2の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とは、注目画素を中心に反対方向に位置する。
これによって、第1の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とを結ぶ線と、第2の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とを結ぶ線とが、ほぼ直角となる。
[Attention pixel designation part 111]
The target pixel designation unit 111 designates one target pixel in the input image and a plurality of peripheral pixels at a predetermined position. According to the present invention, the positions of the peripheral pixels with respect to the target pixel are determined as follows.
The peripheral pixels in the first layer and the peripheral pixels in the second layer in the first decision tree are positioned in opposite directions with the target pixel as the center.
The peripheral pixels of the first layer and the peripheral pixels of the second layer in the second decision tree are located in opposite directions with the target pixel as the center.
As a result, a line connecting the peripheral pixels of the first layer and the peripheral pixels of the second layer in the first decision tree and a peripheral pixel of the first layer and the peripheral pixels of the second layer in the second decision tree are connected. The line is almost perpendicular.

図7は、本発明における注目画素に対する周辺画素の位置を表す説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the positions of peripheral pixels with respect to the target pixel in the present invention.

図7によれば、例えば以下のように決定されている。
・第1の決定木における第1層の周辺画素x1と第2層の周辺画素x9とは、注目画素を中心に反対方向に位置する。
・第2の決定木における第1層の周辺画素x5と第2層の周辺画素x13とは、注目画素を中心に反対方向に位置する。
このように、対角線上にあるノードを交互に判定していくことによって、特徴点でない注目画素を高速にリジェクトすることができる。
According to FIG. 7, for example, it is determined as follows.
The first-layer peripheral pixel x1 and the second-layer peripheral pixel x9 in the first decision tree are located in opposite directions with the target pixel as the center.
The first-layer peripheral pixel x5 and the second-layer peripheral pixel x13 in the second decision tree are positioned in opposite directions with the target pixel as the center.
In this way, by alternately determining the nodes on the diagonal line, it is possible to reject the target pixel that is not a feature point at high speed.

第1の注目画素p1と第2の注目画素p2とが左右に隣接するとする。このとき、第1の注目画素p1の左右の周辺画素x5及びx13はそれぞれ、第2の注目画素p2の左右の周辺画素x5及びx13と隣接する。画像の場合、一般に、隣接画素同士は相関が高い。そのために、隣接する注目画素について同じ左右の周辺画素x5及びx13から得られる情報は小さい。そこで、本発明によれば、第1の注目画素の上下の周辺画素x1及びx9を上位で判定する決定木の次に切り替えるべき決定木は、第2の注目画素の左右の周辺画素x5及びx13を上位で判定するものとする。   Assume that the first pixel of interest p1 and the second pixel of interest p2 are adjacent on the left and right. At this time, the left and right peripheral pixels x5 and x13 of the first target pixel p1 are adjacent to the left and right peripheral pixels x5 and x13 of the second target pixel p2, respectively. In the case of an image, generally, adjacent pixels have a high correlation. Therefore, the information obtained from the same left and right peripheral pixels x5 and x13 for the adjacent target pixel is small. Therefore, according to the present invention, the decision tree to be switched next to the decision tree for determining the upper and lower neighboring pixels x1 and x9 of the first pixel of interest at the upper level is the left and right neighboring pixels x5 and x13 of the second pixel of interest. Is determined at the top.

[輝度種別検出部112]
輝度種別検出部112は、注目画素の輝度に対する各周辺画素の輝度の大小関係を表す輝度種別を検出する(図1のS2と同様)。輝度種別は、注目画素pの輝度に対する各周辺画素x1〜x16の輝度を、2つの閾値th1及びth2を用いて、以下のように3つに区分したものである。
暗い(darker)/普通(similar)/明るい(brighter)
I:注目画素の輝度値
Ip:p番目の周辺画素xpの輝度値
Ip > I+th1 :明るい(brighter)
I+th1 ≧ Ip ≧ I−th2 :普通(similar)
I−th2 > Ip :暗い(darker)
[Luminance type detection unit 112]
The luminance type detection unit 112 detects a luminance type representing the magnitude relationship of the luminance of each peripheral pixel with respect to the luminance of the target pixel (similar to S2 in FIG. 1). The luminance type is obtained by dividing the luminance of each of the peripheral pixels x1 to x16 with respect to the luminance of the target pixel p into three as follows using two threshold values th1 and th2.
Darker / similar / brighter
I: Brightness value of the target pixel
Ip: luminance value of the pth peripheral pixel xp
Ip> I + th1: brighter
I + th1 ≧ Ip ≧ I−th2: Similar
I-th2> Ip: darker

[特徴点判定部113]
特徴点判定部113は、決定木記憶部110を用いて、先頭ノードの周辺画素から順に輝度種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点C/非特徴点Nを抽出する。ここで、特徴点判定部113は、第1の注目画素に対して、第1の決定木を用いて、特徴点/非特徴点を抽出した際に、第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、第1の決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された第2の決定木を用いて、特徴点/非特徴点を抽出する。
[Feature point determination unit 113]
The feature point determination unit 113 uses the decision tree storage unit 110 to follow the decision tree in order from the peripheral pixel of the head node according to the luminance type, and extracts the feature point C / non-feature point N of the end node. Here, when the feature point determination unit 113 extracts feature points / non-feature points from the first target pixel using the first decision tree, the second feature point adjacent to the first target pixel is extracted. Feature points / non-feature points are extracted using the second decision tree selected according to the branch at the end of the n-th layer in the first decision tree for the target pixel.

図5によれば、第1の注目画素p1に対して、第1の決定木(x1->x9->・・・)を用いて、特徴点/非特徴点を抽出した際に、第1の注目画素p1の右側に隣接する第2の注目画素p2に対して、第1の決定木における第2層(x1->x9)の末端の分岐に応じて選択された第2の決定木(x5->x13->・・・)を用いて、特徴点/非特徴点を抽出する。   According to FIG. 5, when feature points / non-feature points are extracted for the first pixel of interest p 1 using the first decision tree (x 1-> x 9->...) The second decision tree (2) selected according to the branch at the end of the second layer (x1-> x9) in the first decision tree for the second pixel of interest p2 adjacent to the right side of the pixel of interest p1 Feature points / non-feature points are extracted using x5-> x13->.

次に、図6によれば、第2の注目画素p2に対して、第2の決定木(x5->x13->・・・)を用いて、特徴点/非特徴点を抽出した際に、第2の注目画素p2の下側に隣接する第3の注目画素p3に対して、第2の決定木における第2層(x5->x13)の末端の分岐に応じて選択された第3の決定木(x1->x9->・・・)を用いて、特徴点/非特徴点を抽出する。   Next, according to FIG. 6, when a feature point / non-feature point is extracted for the second pixel of interest p2 using the second decision tree (x5-> x13->...). The third target pixel p3 adjacent to the lower side of the second target pixel p2 is selected according to the branch at the end of the second layer (x5-> x13) in the second decision tree. Feature points / non-feature points are extracted using the decision tree (x1-> x9->...).

図5及び図6によれば、第2層(n=2)までの末端の分岐に応じて、次の決定木が切り替えられる。即ち、比較的階層の浅い決定木に基づいて、次の決定木が切り替えられる。勿論、53個のノードが存在するために、53個の決定木を作成することもできる。しかしながら、深い決定木に基づいて次の決定木を切り替えた場合、そのノード数は、指数関数的に増加することとなり、現実的ではない。そのために、本発明によれば、最終的にどのノードに達したかではなく、途中でどのノードを通過したかという比較的浅い階層に基づく分岐に応じて、次の決定木を切り替える。   According to FIG. 5 and FIG. 6, the next decision tree is switched according to the branch at the end up to the second layer (n = 2). That is, the next decision tree is switched based on a decision tree having a relatively shallow hierarchy. Of course, since there are 53 nodes, 53 decision trees can be created. However, when the next decision tree is switched based on a deep decision tree, the number of nodes increases exponentially, which is not realistic. For this purpose, according to the present invention, the next decision tree is switched according to a branch based on a relatively shallow hierarchy of which node has passed in the middle, not which node has finally been reached.

また、第n層の末端の分岐に応じて専用の決定木を作成することも可能である。しかしながら、専用の決定木を作成する演算処理量は、膨大となってしまい、現実的でない。そのために、本発明によれば、決定木の浅い階層の分岐を、ヒューリスティックに固定する。これによって、どのノードを通過したかの情報を複数の決定木で共有することが可能となる。   It is also possible to create a dedicated decision tree according to the branch at the end of the nth layer. However, the amount of calculation processing for creating a dedicated decision tree becomes enormous and is not realistic. Therefore, according to the present invention, the branch of the shallow hierarchy of the decision tree is fixed heuristically. This makes it possible to share information about which node has been passed among a plurality of decision trees.

図8は、注目画素をラスタスキャンの順に判定していることを表す説明図である。
図9は、注目画素を判定する際に、判定結果を用いるべき隣接画素の位置を表す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing that the target pixel is determined in the order of raster scanning.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the positions of adjacent pixels that should use the determination result when determining the target pixel.

ラスタスキャン順とは、例えば、注目画素が、行について左から右へ順に、且つ、列について上から下へ順に指定される場合をいう。ここで、注目画素毎に、以下のように決定木を切り替える。
・第1の注目画素は、第1の注目画素の上側に隣接する第2の注目画素における第n層までの分岐の判定結果に応じて、決定木を切り替える。
・第2の注目画素は、第2の注目画素の左側に隣接する第1の注目画素における第n層までの分岐の判定結果に応じて、決定木を切り替える。
The raster scan order means, for example, a case where the target pixel is designated in order from left to right for a row and from top to bottom for a column. Here, the decision tree is switched for each pixel of interest as follows.
The first target pixel switches the decision tree according to the determination result of the branch to the n-th layer in the second target pixel adjacent to the upper side of the first target pixel.
The second target pixel switches the decision tree according to the determination result of the branch to the n-th layer in the first target pixel adjacent to the left side of the second target pixel.

<決定木生成部12>
決定木生成部12は、大量の学習画像を入力することによって、第1の決定木及び第2の決定木を生成する。決定木生成部12は、代表画素指定部121と、第1の画素集合導出部122と、第1の画素集合記憶部123と、第2の画素集合導出部124と、第2の画素集合記憶部125と、第1の決定木導出部126と、第2の決定木導出部127とを有する。ここで、決定木生成部12は、代表画素指定部121と、第1の画素集合導出部122と、第2の画素集合導出部124とを繰り返すように実行される。
<Decision Tree Generation Unit 12>
The decision tree generation unit 12 generates a first decision tree and a second decision tree by inputting a large amount of learning images. The decision tree generation unit 12 includes a representative pixel specification unit 121, a first pixel set derivation unit 122, a first pixel set storage unit 123, a second pixel set derivation unit 124, and a second pixel set storage. Unit 125, first decision tree deriving unit 126, and second decision tree deriving unit 127. Here, the decision tree generation unit 12 is executed to repeat the representative pixel specification unit 121, the first pixel set derivation unit 122, and the second pixel set derivation unit 124.

代表画素指定部121は、入力された学習画像における1つの代表画素を指定する。   The representative pixel specifying unit 121 specifies one representative pixel in the input learning image.

第1の画素集合導出部122は、代表画素の左側の画素を注目画素として、該注目画素における第1のn個の周辺画素について第1の決定木の第n層まで分岐させた第1の複数の画素集合を導出する。例えば、各注目画素について、注目画素の左側の画素についてx1及びx9の分類判定を実行し、9分類の判定結果を第1の画素集合記憶部123へ出力する。   The first pixel set deriving unit 122 uses the pixel on the left side of the representative pixel as a target pixel, and branches the first n peripheral pixels in the target pixel to the nth layer of the first decision tree. A plurality of pixel sets are derived. For example, for each target pixel, classification determination of x1 and x9 is executed for the pixel on the left side of the target pixel, and the determination result of nine classifications is output to the first pixel set storage unit 123.

第1の画素集合記憶部123は、第1の画素集合導出部122から出力された分類毎の画素集合を蓄積する。   The first pixel set storage unit 123 stores the pixel sets for each classification output from the first pixel set derivation unit 122.

第2の画素集合導出部124は、代表画素の上側の画素を注目画素として、該注目画素における第2のn個の周辺画素(第1のn個の周辺画素以外)について第2の決定木の第n層まで分岐させた第2の複数の画素集合を導出する。例えば、各注目画素について、注目画素の上側の画素についてx5及びx13の分類判定を実行し、9分類の判定結果を第2の画素集合記憶部125へ出力する。   The second pixel set deriving unit 124 sets the pixel above the representative pixel as a target pixel, and uses the second decision tree for the second n peripheral pixels (other than the first n peripheral pixels) in the target pixel. A second plurality of pixel sets branched to the n-th layer is derived. For example, for each target pixel, classification determination of x5 and x13 is executed for the pixel above the target pixel, and the determination result of nine classifications is output to the second pixel set storage unit 125.

第2の画素集合記憶部125は、第2の画素集合導出部124から出力された分類毎の画素集合を蓄積する。   The second pixel set storage unit 125 stores the pixel sets for each classification output from the second pixel set derivation unit 124.

第1の決定木導出部126は、第1の複数の画素集合(9分類)を用いて、複数(9個)の第2の決定木を導出する。第2の決定木は、決定木記憶部110へ出力される。   The first decision tree deriving unit 126 derives a plurality (9) of second decision trees using the first plurality of pixel sets (9 classifications). The second decision tree is output to decision tree storage unit 110.

第2の決定木導出部127は、第2の複数の画素集合(9分類)を用いて、複数(9個)の第1の決定木を導出する。第1の決定木は、決定木記憶部110へ出力される。   The second decision tree deriving unit 127 derives a plurality (9) of first decision trees using the second plurality of pixel sets (9 classifications). The first decision tree is output to decision tree storage unit 110.

第1の決定木導出部126及び第2の決定木導出部127は、第1/第2の複数の画素集合から、情報エントロピの概念を用いた汎用的な教師有り学習アルゴリズムを用いて、複数の第2/第1の決定木を導出することも好ましい。「情報エントロピ」とは、「事象の不確かさ」として考え、ある情報による不確かさの減少分を、その情報の「情報量」と考える。情報を受け取る前後の不確かさの相対値を「情報エントロピ」という。また、「教師有りアルゴリズム」とは、入力データと出力データの事例のペア(教師データ、訓練データ)を多数入力し、これによって、入力データに対する出力データを得る機械(関数)を作成する。その後、過去の事例に無い入力データに対しても、予め作成した機械を用いて、できる限り正しい出力データを得ることができる。   The first decision tree deriving unit 126 and the second decision tree deriving unit 127 use a general supervised learning algorithm using the concept of information entropy from the first / second plural pixel sets. It is also preferable to derive the second / first decision tree. “Information entropy” is considered as “event uncertainty”, and the decrease in uncertainty due to certain information is considered as “information amount” of the information. The relative value of uncertainty before and after receiving information is called “information entropy”. The “supervised algorithm” inputs a large number of pairs of input data and output data (teacher data, training data), thereby creating a machine (function) that obtains output data for the input data. Thereafter, output data that is not in the past can be obtained as accurately as possible by using a previously created machine.

教師有り学習アルゴリズムとしては、例えばID3又はC4.5のアルゴリズムがある。ID3(Iterative Dichotomiser 3)とは、情報エントロピの概念を用いた汎用的な教師有り学習アルゴリズムであって、最低限の仮説による事象を決定し、その決定木を出力する。これは、各独立変数に対し変数の値を決定した場合における平均情報量の期待値を求め、その中で最大のものを木のノードにする操作を再帰的に実行する。C4.5は、ID3アルゴリズムの拡張したものであって、クラス分けのための決定木を生成することができ、統計学的クラス分類器とみなされるものである。   As a supervised learning algorithm, for example, there is an algorithm of ID3 or C4.5. ID3 (Iterative Dichotomiser 3) is a general-purpose supervised learning algorithm using the concept of information entropy, determines an event based on a minimum hypothesis, and outputs the decision tree. In this method, the expected value of the average information amount in the case where the value of the variable is determined for each independent variable is obtained, and the operation of making the largest one among them the tree node is recursively executed. C4.5 is an extension of the ID3 algorithm, which can generate a decision tree for classification and is considered a statistical class classifier.

以上、詳細に説明したように、本発明の特徴点検出プログラム、画像処理装置及び方法によれば、先に判定された隣接画素における判定結果を考慮して、当該注目画素について特徴点であるか否かを更に高速に判定することができる。   As described above in detail, according to the feature point detection program, the image processing apparatus, and the method of the present invention, whether the pixel of interest is a feature point in consideration of the determination result of the adjacent pixel determined in advance. Whether or not can be determined at higher speed.

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。   Various changes, modifications, and omissions of the above-described various embodiments of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.

1 画像処理装置
11 特徴点検出部
110 決定木記憶部
111 注目画素指定部
112 輝度種別検出部
113 特徴点判定部
12 決定木生成部
121 代表画素指定部
122 第1の画素集合導出部
123 第1の画素集合記憶部
124 第2の画素集合導出部
125 第2の画素集合記憶部
126 第1の決定木導出部
127 第2の決定木導出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus 11 Feature point detection part 110 Decision tree memory | storage part 111 Attention pixel designation | designated part 112 Luminance classification detection part 113 Feature point determination part 12 Decision tree generation part 121 Representative pixel designation part 122 1st pixel set derivation part 123 1st Pixel set storage unit 124 second pixel set derivation unit 125 second pixel set storage unit 126 first decision tree derivation unit 127 second decision tree derivation unit

Claims (12)

画像処理装置に搭載されたコンピュータを、
入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する第1のステップと、
前記注目画素と各周辺画素の関係を表す画素種別を検出する第2のステップと、
前記周辺画素をノードとし、該ノードから前記画素種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点/非特徴点を付与した決定木を記憶する決定木記憶部を用いて、先頭ノードの周辺画素から順に前記画素種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点/非特徴点を抽出する第3のステップと
を有し、注目画素毎に、第1のステップから第3のステップまでを繰り返す
ように実行させる特徴点検出プログラムにおいて、
前記決定木記憶部は、複数の決定木を有し、各決定木における第n層の末端の分岐毎に、前記複数の決定木のいずれかの決定木が用意され、
第3のステップについて、
第1の注目画素に対して、前記複数の決定木のいずれかの決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出された際に、
第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、前記決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出される
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする特徴点検出プログラム。
The computer installed in the image processing device
A first step of designating one pixel of interest in the input image and a plurality of surrounding pixels at a predetermined position;
A second step of detecting a pixel type representing a relationship between the target pixel and each peripheral pixel;
Using a decision tree storage unit that stores the decision tree in which the neighboring pixel is a node, branches from the node for each pixel type, and feature points / non-feature points are assigned to terminal nodes, in order from the neighboring pixel of the first node A third step of extracting a feature point / non-feature point of the end node by following the decision tree according to the pixel type, and repeating the first step to the third step for each target pixel. In the feature point detection program to be executed by
The decision tree storage unit has a plurality of decision trees, and for each branch at the end of the nth layer in each decision tree, one of the plurality of decision trees is prepared,
For the third step,
When a feature point / non-feature point is extracted with respect to the first target pixel using any one of the plurality of decision trees,
For a second pixel of interest adjacent to the first pixel of interest, feature points / non-feature points are extracted using the decision tree selected according to the branch at the end of the nth layer in the decision tree. A feature point detection program for causing a computer to function as described above.
前記画素種別は、前記注目画素の輝度に対する所定の複数の周辺画素の輝度の大小関係を、2つの閾値を用いて暗い(darker)/普通(similar)/明るい(brighter)に区分したものであるようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項1に記載の特徴点検出プログラム。   The pixel type is obtained by classifying the luminance relationship of a plurality of predetermined peripheral pixels with respect to the luminance of the pixel of interest into darker / similar / brighter using two threshold values. 2. The feature point detection program according to claim 1, wherein the computer is executed as described above. 前記複数の決定木は、複数の第1の決定木と複数の第2の決定木に分類され、第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意され、第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意されることを特徴とする請求項2に記載の特徴点検出プログラム。   The plurality of decision trees are classified into a plurality of first decision trees and a plurality of second decision trees, and a second decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the first decision tree. The feature point detection program according to claim 2, wherein a first decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree. 第1の決定木における第n層までに含まれるノードの周辺画素と、第2の決定木における第n層までに含まれるノードの周辺画素とは、異なるものであるようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項3に記載の特徴点検出プログラム。   The computer is executed so that the peripheral pixels of the nodes included in the first decision tree up to the nth layer and the peripheral pixels of the nodes included in the second decision tree up to the nth layer are different. The feature point detection program according to claim 3. 注目画素が、行について左から右へ順に、且つ、列について上から下へ順に指定される場合、
第1の注目画素は、第1の注目画素の上側に隣接する第2の注目画素における第n層までの分岐の判定結果に応じて、決定木を切り替え、
第2の注目画素は、第2の注目画素の左側に隣接する第1の注目画素における第n層までの分岐の判定結果に応じて、決定木を切り替える
ようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項4に記載のプログラム。
If the pixel of interest is specified in order from left to right for a row and from top to bottom for a column,
The first target pixel switches the decision tree according to the determination result of the branch to the n-th layer in the second target pixel adjacent to the upper side of the first target pixel,
The second target pixel is characterized in that the computer is executed so as to switch a decision tree according to a determination result of branching to the n-th layer in the first target pixel adjacent to the left side of the second target pixel. The program according to claim 4.
前記決定木記憶部は、第n層を第2層とし、
第2の決定木は、第1の決定木の第2層の9分岐毎に用意され、
第1の決定木は、第2の決定木の第2層の9分岐毎に用意される
ようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項5に記載の特徴点検出プログラム。
The decision tree storage unit sets the nth layer as the second layer,
A second decision tree is prepared for every 9 branches of the second layer of the first decision tree,
6. The feature point detection program according to claim 5, wherein the computer is executed so that the first decision tree is prepared every nine branches of the second layer of the second decision tree.
第1の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とは、注目画素を中心に反対方向に位置するものであり、
第2の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とは、注目画素を中心に反対方向に位置するものであり、
第1の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とを結ぶ線と、第2の決定木における第1層の周辺画素と第2層の周辺画素とを結ぶ線とが、ほぼ直角となるようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項6に記載の特徴点検出プログラム。
The peripheral pixels of the first layer and the peripheral pixels of the second layer in the first decision tree are located in opposite directions around the target pixel,
The peripheral pixels of the first layer and the peripheral pixels of the second layer in the second decision tree are located in opposite directions around the target pixel,
A line connecting the peripheral pixel of the first layer and the peripheral pixel of the second layer in the first decision tree and a line connecting the peripheral pixel of the first layer and the peripheral pixel of the second layer in the second decision tree 7. The feature point detection program according to claim 6, wherein the computer is executed so as to be substantially perpendicular.
前記決定木記憶部に記憶された第1の決定木及び第2の決定木を作成するために、
入力された学習画像における1つの代表画素を指定する第01のステップと、
前記代表画素の左側の画素を注目画素として、該注目画素における第1のn個の周辺画素について第1の決定木の第n層まで分岐させた第1の複数の画素集合を導出する第02のステップと、
前記代表画素の上側の画素を注目画素として、該注目画素における第2のn個の周辺画素(第1のn個の周辺画素以外)について第2の決定木の第n層まで分岐させた第2の複数の画素集合を導出する第03のステップと
を有し、注目画素毎に、第01のステップから第03のステップまでを繰り返し、
第1の複数の画素集合を用いて、複数の第2の決定木を導出すると共に、第2の複数の画素集合を用いて、複数の第1の決定木を導出する
ようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の特徴点検出プログラム。
In order to create the first decision tree and the second decision tree stored in the decision tree storage unit,
A first step of designating one representative pixel in the input learning image;
A second pixel for deriving a first plurality of pixel sets obtained by branching the first n neighboring pixels of the pixel of interest to the nth layer of the first decision tree with the pixel on the left side of the representative pixel as the pixel of interest. And the steps
The second n neighboring pixels (other than the first n neighboring pixels) of the pixel of interest are branched to the nth layer of the second decision tree with the pixel above the representative pixel as the pixel of interest. A third step of deriving a plurality of pixel sets of 2, and for each pixel of interest, the steps from the 01st step to the 03th step are repeated,
A plurality of second decision trees are derived using the first plurality of pixel sets, and the computer is executed to derive a plurality of first decision trees using the second plurality of pixel sets. 8. The feature point detection program according to claim 1, wherein
第1/第2の複数の画素集合から、情報エントロピの概念を用いた汎用的な教師有り学習アルゴリズムを用いて、複数の第2/第1の決定木を導出するようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項8に記載の特徴点検出プログラム。   Running a computer to derive a plurality of second / first decision trees from a first / second plurality of pixel sets using a general supervised learning algorithm using the concept of information entropy The feature point detection program according to claim 8. 前記教師有り学習アルゴリズムは、ID3又はC4.5のアルゴリズムであるようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項9に記載の特徴点検出プログラム。   The feature point detection program according to claim 9, wherein the supervised learning algorithm is executed by a computer so as to be an algorithm of ID3 or C4.5. 特徴点検出部を有する画像処理装置であって、
前記特徴点検出部は、
入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する注目画素指定手段と、
前記注目画素の輝度に対する各周辺画素の輝度の大小関係を表す輝度種別を検出する輝度種別検出手段と、
前記周辺画素をノードとし、該ノードから前記輝度種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点/非特徴点を付与した決定木を記憶する決定木記憶手段と、
前記決定木記憶手段を用いて、先頭ノードの周辺画素から順に前記輝度種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点/非特徴点を抽出する特徴点判定手段と
を有し、注目画素毎に、前記注目画素指定手段と、前記輝度種別検出手段と、前記特徴点判定手段とを繰り返すように機能させる画像処理装置において、
前記決定木記憶手段は、複数の第1の決定木と複数の第2の決定木とを有し、第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意され、第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意され、
前記特徴点判定手段は、
第1の注目画素に対して、第1の決定木を用いて、特徴点/非特徴点を抽出した際に、
第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、第1の決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された第2の決定木を用いて、特徴点/非特徴点を抽出する
ことを特徴とする特徴点検出部を有する画像処理装置。
An image processing apparatus having a feature point detection unit,
The feature point detector
Pixel-of-interest specifying means for specifying one pixel of interest in the input image and a plurality of peripheral pixels at a predetermined position;
A luminance type detecting means for detecting a luminance type representing the magnitude relationship of the luminance of each peripheral pixel with respect to the luminance of the target pixel;
Decision tree storage means for storing a decision tree having the peripheral pixel as a node, branching from the node for each luminance type, and adding a feature point / non-feature point to a terminal node;
Using the decision tree storage means, and following the decision tree according to the luminance type in order from the surrounding pixels of the first node, and feature point determination means for extracting feature points / non-feature points of the end node, and the target pixel In each image processing device that functions to repeat the pixel-of-interest specifying unit, the luminance type detecting unit, and the feature point determining unit,
The decision tree storage means has a plurality of first decision trees and a plurality of second decision trees, and a second decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the first decision tree. A first decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree,
The feature point determination means includes
When feature points / non-feature points are extracted for the first pixel of interest using the first decision tree,
A feature point / non-feature using a second decision tree selected according to a branch at the end of the nth layer in the first decision tree for a second pixel of interest adjacent to the first pixel of interest An image processing apparatus having a feature point detection unit that extracts points.
入力された画像における1つの注目画素と、所定位置の複数の周辺画素とを指定する第1のステップと、
前記注目画素の輝度に対する各周辺画素の輝度の大小関係を表す輝度種別を検出する第2のステップと、
前記周辺画素をノードとし、該ノードから前記輝度種別毎に分岐し、末端ノードに特徴点/非特徴点を付与した決定木を記憶する決定木記憶部を用いて、先頭ノードの周辺画素から順に前記輝度種別に応じて決定木を辿り、末端ノードの特徴点/非特徴点を抽出する第3のステップと
を有し、注目画素p毎に、第1のステップから第3のステップまでを繰り返す
画像処理装置における特徴点検出方法であって、
前記決定木記憶部は、複数の第1の決定木と複数の第2の決定木とを有し、第1の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第2の決定木が用意され、第2の決定木における第n層の末端の分岐毎に、第1の決定木が用意され、
第3のステップについて、
第1の注目画素に対して、第1の決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出された際に、
第1の注目画素に隣接する第2の注目画素に対して、第1の決定木における第n層の末端の分岐に応じて選択された第2の決定木を用いて、特徴点/非特徴点が抽出される
ことを特徴とする特徴点検出方法。
A first step of designating one pixel of interest in the input image and a plurality of surrounding pixels at a predetermined position;
A second step of detecting a luminance type representing a magnitude relationship of the luminance of each peripheral pixel with respect to the luminance of the target pixel;
Using a decision tree storage unit that stores the decision tree in which the neighboring pixel is a node, branches from the node for each luminance type, and feature points / non-feature points are assigned to terminal nodes, in order from the neighboring pixel of the first node A third step of extracting a feature point / non-feature point of a terminal node by tracing the decision tree according to the luminance type, and repeating from the first step to the third step for each pixel of interest p. A feature point detection method in an image processing apparatus,
The decision tree storage unit includes a plurality of first decision trees and a plurality of second decision trees, and a second decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the first decision tree. A first decision tree is prepared for each branch at the end of the nth layer in the second decision tree,
For the third step,
When feature points / non-feature points are extracted for the first pixel of interest using the first decision tree,
A feature point / non-feature using a second decision tree selected according to a branch at the end of the nth layer in the first decision tree for a second pixel of interest adjacent to the first pixel of interest A feature point detection method characterized in that points are extracted.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016115350A (en) * 2014-12-10 2016-06-23 株式会社リコー Method, system and computer readable program for analyzing image including organized plural objects
JP2018077862A (en) * 2013-09-16 2018-05-17 アイベリファイ インコーポレイテッド Feature extraction, matching, and template update for biometric authentication
CN108629226A (en) * 2017-03-15 2018-10-09 纵目科技(上海)股份有限公司 A kind of vehicle checking method and system based on image layered technology
CN113077513A (en) * 2021-06-03 2021-07-06 深圳市优必选科技股份有限公司 Visual positioning method and device and computer equipment
CN113290356A (en) * 2021-04-01 2021-08-24 上海二十冶建设有限公司 Method for replacing screw-down module of vertical continuous casting machine by adopting reverse jacking device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982934A (en) * 1992-06-30 1999-11-09 Texas Instruments Incorporated System and method for distinguishing objects
JP2010279023A (en) * 2009-04-30 2010-12-09 Canon Inc Information processing apparatus and control method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982934A (en) * 1992-06-30 1999-11-09 Texas Instruments Incorporated System and method for distinguishing objects
JP2010279023A (en) * 2009-04-30 2010-12-09 Canon Inc Information processing apparatus and control method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018077862A (en) * 2013-09-16 2018-05-17 アイベリファイ インコーポレイテッド Feature extraction, matching, and template update for biometric authentication
US10664700B2 (en) 2013-09-16 2020-05-26 EyeVerify Inc. Feature extraction and matching for biometric authentication
US10726260B2 (en) 2013-09-16 2020-07-28 EyeVerify Inc. Feature extraction and matching for biometric authentication
JP2016115350A (en) * 2014-12-10 2016-06-23 株式会社リコー Method, system and computer readable program for analyzing image including organized plural objects
US9811754B2 (en) 2014-12-10 2017-11-07 Ricoh Co., Ltd. Realogram scene analysis of images: shelf and label finding
CN108629226A (en) * 2017-03-15 2018-10-09 纵目科技(上海)股份有限公司 A kind of vehicle checking method and system based on image layered technology
CN108629226B (en) * 2017-03-15 2021-10-22 纵目科技(上海)股份有限公司 Vehicle detection method and system based on image layering technology
CN113290356A (en) * 2021-04-01 2021-08-24 上海二十冶建设有限公司 Method for replacing screw-down module of vertical continuous casting machine by adopting reverse jacking device
CN113077513A (en) * 2021-06-03 2021-07-06 深圳市优必选科技股份有限公司 Visual positioning method and device and computer equipment

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