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JPH07210679A - 3D object shape description recognition method - Google Patents

3D object shape description recognition method

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Publication number
JPH07210679A
JPH07210679A JP6002450A JP245094A JPH07210679A JP H07210679 A JPH07210679 A JP H07210679A JP 6002450 A JP6002450 A JP 6002450A JP 245094 A JP245094 A JP 245094A JP H07210679 A JPH07210679 A JP H07210679A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
function
shape
recognition method
spherical harmonic
original data
Prior art date
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Granted
Application number
JP6002450A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3305847B2 (en
Inventor
Tsutomu Horikoshi
力 堀越
Yasuhito Suenaga
康仁 末永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP00245094A priority Critical patent/JP3305847B2/en
Publication of JPH07210679A publication Critical patent/JPH07210679A/en
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Publication of JP3305847B2 publication Critical patent/JP3305847B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は,3次元物体形状記述認識方法に関
し,原データに極めて類似した物体を求めることを目的
とする。 【構成】 データとあらかじめ蓄積されてある対象モデ
ルとの形状とを比較し,候補となる物体を選び出す場合
に,原データに関数を当てはめる工程と,前記工程にお
いて当てはめるべき関数を決定する工程と,前記当ては
められた関数のパラメータの値を比較する工程とによっ
て行う。
(57) [Summary] [Object] The present invention relates to a three-dimensional object shape description recognition method, and an object thereof is to obtain an object extremely similar to original data. [Configuration] A step of fitting a function to original data when comparing a shape of data and a shape of a target model stored in advance and selecting a candidate object, and a step of determining a function to be fitted in the step, Comparing the values of the parameters of the fitted function.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,3次元物体形状記述認
識方法に関し,特に,3次元形状の類似性を効率良く比
較する3次元物体形状記述認識方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional object shape description recognition method, and more particularly to a three-dimensional object shape description recognition method for efficiently comparing the similarity of three-dimensional shapes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,自然物を対象とした形状比較の手
法としては,対象の2次元の輪郭データからその各種幾
何特徴を抽出して調べ,各幾何特徴の分析を行うことで
類似形状を判断する手法や,対象の局所特徴情報(顔の
例でいうならば,目,口,眉毛などといった特徴)の位
置関係等を比較することで対象の認識を行う手法が主で
あった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of shape comparison for natural objects, various geometrical features are extracted from the target two-dimensional contour data and examined, and the geometrical features are analyzed to determine similar shapes. The main methods are to recognize the target by comparing the positional relationship of the target feature information (features such as eyes, mouth, and eyebrows in the case of a face).

【0003】また,球調和関数の係数の差による比較を
行う手法としては,係数列の差の総和を類似性の判断規
準にする手法がある。
Further, as a method of making a comparison based on the difference in the coefficient of the spherical harmonic function, there is a method in which the sum of the differences in the coefficient sequence is used as a criterion for determining the similarity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】2次元の輪郭形状によ
る比較手法では,対象の特徴形状を良く表現している輪
郭を用いなければ,妥当な比較はできず,対象物が3次
元形状の場合,この輪郭を求めることが困難であった。
In the comparison method using a two-dimensional contour shape, an appropriate comparison cannot be made unless a contour that well expresses the characteristic shape of the object is used, and the object is a three-dimensional shape. , It was difficult to find this contour.

【0005】また,局所特徴の比較手法では,3次元形
状の全体的な(概略的な)形状認識などができないとい
った問題があった。更に,球調和関数の係数の差による
比較手法では,異なる2つの形状が相似形であっても,
異なると判断されてしまい,対象形状の正規化が必要で
あった。また,球調和関数の係数列は,原点の取り方に
よって,同じ形状であっても全く異なる係数に成ること
があり,単純には係数列の値の比較による形状分類はで
きない。
Further, the local feature comparison method has a problem in that it is impossible to recognize the overall (schematic) shape of a three-dimensional shape. Furthermore, in the comparison method based on the difference in the coefficient of the spherical harmonic function, even if two different shapes are similar,
It was judged that they were different, and it was necessary to normalize the target shape. In addition, the coefficient string of the spherical harmonic function may have completely different coefficients even if the shape is the same, depending on how the origin is taken, and it is not possible to simply classify the shapes by comparing the values of the coefficient string.

【0006】本発明の目的は,原データへの閉曲面を表
す関数の当てはめと関数パラメータの比較とをくり返し
て,原データに極めて類似した物体を求めることを可能
とした3次元物体形状記述認識方法を提供することにあ
る。
The object of the present invention is to recognize a three-dimensional object shape description which makes it possible to obtain an object very similar to the original data by repeating the fitting of the function representing the closed surface to the original data and the comparison of the function parameters. To provide a method.

【0007】また,本発明の他の目的は,球調和関数及
びこれ以外の関数を原データに当てはめて,安定な関数
パラメータの比較を可能とした3次元物体形状記述認識
方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a three-dimensional object shape description recognition method which makes it possible to compare stable function parameters by applying a spherical harmonic function and other functions to the original data. is there.

【0008】また,本発明の他の目的は,球調和関数の
次数を可変として,より詳細な形状の比較を可能とした
3次元物体形状記述認識方法を提供することにある。ま
た,本発明の他の目的は,球調和関数の係数列により形
成されるスペクトグラムを用いて,大局的な形状の類似
性の判断を可能とした3次元物体形状記述認識方法を提
供することにある。
Another object of the present invention is to provide a three-dimensional object shape description recognition method which makes it possible to compare more detailed shapes by changing the order of the spherical harmonics. Another object of the present invention is to provide a three-dimensional object shape description recognition method capable of judging global shape similarity using a spectrogram formed by a coefficient sequence of spherical harmonics. It is in.

【0009】更に,本発明の他の目的は,球調和関数の
係数列により形成されるスペクトグラムを正規化して,
原データの相似形の認識をも可能とした3次元物体形状
記述認識方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to normalize the spectrogram formed by the coefficient sequence of the spherical harmonic function,
An object of the present invention is to provide a three-dimensional object shape description recognition method capable of recognizing similar shapes of original data.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに,請求項1に記載の発明は,原データに関数を当て
はめる工程と,前記工程において当てはめるべき関数を
決定する工程と,物体形状を前記関数パラメータをもと
に比較する工程とを有する。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 applies a function to original data, a step of determining a function to be applied in the step, and an object shape. Is compared based on the function parameter.

【0011】また,請求項2に記載の発明は,前記請求
項1に記載の発明において,当てはめるべき関数とし
て,球調和関数ならびに球調和関数以外の閉曲面を表す
ことのできる関数を用いる。
Further, in the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, as a function to be applied, a spherical harmonic function and a function capable of representing a closed curved surface other than the spherical harmonic function are used.

【0012】また,請求項3に記載の発明は,前記請求
項2に記載の発明において,球調和関数の次数を可変に
する工程を有する。また,請求項4に記載の発明は,前
記請求項2に記載の発明における関数パラメータの値の
比較の工程において,球調和関数の係数列により形成さ
れるスペクトグラムの波形の相関をとる工程を有する。
The invention according to claim 3 is the same as the invention according to claim 2, further comprising a step of varying the order of the spherical harmonic function. The invention according to claim 4 is characterized in that, in the step of comparing the values of the function parameters in the invention according to claim 2, the step of correlating the waveform of the spectrogram formed by the coefficient sequence of the spherical harmonic function Have.

【0013】更に,請求項5に記載の発明は,前記請求
項4に記載の発明において,球調和関数の係数列により
形成されるスペクトグラムを正規化した後に比較を行う
工程を有する。
Further, the invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, which further comprises a step of performing a comparison after normalizing the spectrogram formed by the coefficient sequence of the spherical harmonics.

【0014】[0014]

【作用】請求項1に記載の発明によれば,原データに,
閉曲面を表す関数を当てはめることで,対象の概略形状
を得ることができ,その関数のパラメータの比較によ
り,原データの類似形状の候補を取り出すことができ
る。次に,また別の関数を用いて,原データに再度当て
はめを行い,当てはめられた関数パラメータと,前記に
より選び出された候補に対して関数パラメータの比較を
行う。この操作を繰り返すことにより,徐々に候補が絞
り出され,最終的に原データに最も類似した物体を求め
ることができるようになる。
According to the invention of claim 1, the original data is
The approximate shape of the object can be obtained by applying the function representing the closed surface, and the candidates of the similar shape of the original data can be extracted by comparing the parameters of the function. Then, another function is used to fit the original data again, and the fitted function parameters are compared with the function parameters of the candidates selected as described above. By repeating this operation, candidates are gradually narrowed down, and finally an object most similar to the original data can be obtained.

【0015】また,請求項2に記載の発明によれば,上
記方法の当てはめるべき関数として,球調和関数並びに
球調和関数以外の閉曲面を表す関数Fを用い,まず,関
数Fの当てはめにより対象物の概略形状を求める。次
に,関数Fの中心座標を原データの中心座標として,原
データに対して球調和関数を当てはめる。この関数は3
次元版のフーリエ記述子と考えることができる。本発明
では,原点の位置により関数のパラメータが大きく変わ
ってしまうという球調和関数の欠点が,関数Fの中心を
用いることで,類似形状であればほぼ同じ位置に安定に
原点を得ることにより解消でき,球調和関数係数列のス
ペクトグラムの比較による対象物形状認識が可能とな
る。
According to the second aspect of the present invention, a spherical harmonic function and a function F representing a closed curved surface other than the spherical harmonic function are used as the functions to be applied in the above method. Find the general shape of an object. Next, using the center coordinates of the function F as the center coordinates of the original data, a spherical harmonic function is applied to the original data. This function is 3
It can be thought of as a three-dimensional version of the Fourier descriptor. In the present invention, the drawback of the spherical harmonic function in which the parameter of the function greatly changes depending on the position of the origin is solved by using the center of the function F and stably obtaining the origin at almost the same position if the shape is similar. This makes it possible to recognize the shape of the object by comparing the spectrograms of the spherical harmonic function coefficient sequences.

【0016】また,請求項3に記載の発明によれば,上
記方法において球調和関数の次数を可変にすることで,
低次の球調和関数で原データの概略形状を比較し,徐々
に高次にしていくことで,より詳細な形状の比較を行う
ことが可能となる。
Further, according to the invention described in claim 3, by changing the order of the spherical harmonics in the above method,
By comparing the rough shapes of the original data using low-order spherical harmonics and gradually increasing the order, it becomes possible to perform more detailed shape comparisons.

【0017】また,請求項4に記載の発明によれば,球
調和関数の係数列により形成されるスペクトグラムの波
形形状を比較することで,大局的な形状の類似性を判断
することが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, by comparing the waveform shapes of the spectrograms formed by the coefficient sequences of the spherical harmonics, it is possible to judge the overall shape similarity. Becomes

【0018】また,請求項5に記載の発明によれば,球
調和関数の係数列により形成されるスペクトグラムを正
規化してから波形形状を比較することで,相似形状のオ
ブジェクトであっても,原データに類似した形状であれ
は,それを選び出すことが可能となる。
According to the invention described in claim 5, by normalizing the spectrogram formed by the coefficient sequence of the spherical harmonic function and then comparing the waveform shapes, even if the objects have similar shapes, If the shape is similar to the original data, it can be selected.

【0019】[0019]

【実施例】本発明に関する実施例を図面に基づき詳述す
る。本実施例では原データへの当てはめに使用する関数
として超二次関数および球調和関数を用いる。超二次関
数は次式(1)で定義される一種の楕円体を表す関数で
ある。ここで,ε1,ε2は形状パラメータと呼び,実
数のべき乗を示し,a1,a2,a3はスケールパラメ
ータと呼び,XYZ軸方向の大きさを表している。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a superquadratic function and a spherical harmonic function are used as the functions used for fitting the original data. The superquadratic function is a function that represents a kind of ellipsoid defined by the following equation (1). Here, ε1 and ε2 are called shape parameters and indicate powers of real numbers, and a1, a2, and a3 are called scale parameters and indicate sizes in the XYZ axis directions.

【0020】[0020]

【数1】 [Equation 1]

【0021】また,球調和関数Pn m (X) は次式(2)
で定義され,
The spherical harmonic function P n m (X) is given by the following equation (2)
Is defined by

【0022】[0022]

【数2】 [Equation 2]

【0023】ここで,Pn はルジャンドルの多項式を表
す。3次元形状は,極座標で表現された球調和関数の線
形和R(θ,φ)として次式(3)で表される。
Here, Pn represents a Legendre polynomial. The three-dimensional shape is expressed by the following equation (3) as a linear sum R (θ, φ) of spherical harmonics expressed in polar coordinates.

【0024】[0024]

【数3】 [Equation 3]

【0025】式(3)に表される関数の係数Amn,Bmn
を変化させることで,様々な形状を表現することができ
る。逆に,このことから,前記係数Amn,Bmnのスペク
トグラム(係数列をスペクトグラムと考える)を見るこ
とによって,対象物の形状の類似性を判断することがで
きる。
Coefficients Amn and Bmn of the function represented by the equation (3)
Various shapes can be expressed by changing. On the contrary, from this fact, the similarity of the shapes of the objects can be judged by looking at the spectrogram of the coefficients Amn and Bmn (considering the coefficient sequence as a spectrogram).

【0026】例えば,明らかに外形の異なる対象物を,
一例として8次の球調和関数((3)式でD=8の場合
となる)で表現した場合のスペクトグラムを考えると,
横軸上に,90個の係数が,左からA00,B00,A
01,B01,A10,B10,A11,B11・・・
の順に並ぶ。横軸が係数列,縦軸が係数の値を表す。こ
の場合,係数値の包絡線の作る係数列の波形が,対象物
の形状により明らかに異なる波形となる。
For example, an object having an apparently different outline is
As an example, consider a spectrogram when expressed by an 8th-order spherical harmonic function (which is the case of D = 8 in the equation (3)),
On the horizontal axis, 90 coefficients are A00, B00, A from the left.
01, B01, A10, B10, A11, B11 ...
Line up in order. The horizontal axis represents the coefficient column and the vertical axis represents the coefficient values. In this case, the waveform of the coefficient sequence formed by the envelope of the coefficient values is obviously different depending on the shape of the object.

【0027】図1は本発明による3次元物体形状記述認
識方法の適用されるデータ処理装置の一構成図である。
1はデータ入力部,2は各種手段を制御する制御部,3
は各種形状の3次元オブジェクト及びそれらオブジェク
トに関数を当てはめたときの関数パラメータを蓄積,管
理しているオブジェクト・関数パラメータ記憶部,4は
記憶されているオブジェクト並びに関数形状等の表示部
である。20は関数決定手段,21は関数当てはめ手
段,22は関数パラメータ相違度算出手段,23は候補
オブジェクト選定手段である。制御部2はマイクロプロ
セッサからなり,図示しないメモリに書き込まれている
制御プログラムに従い後述するデータ処理を行う。以
下,実施例1乃至実施例4について,この機能を有する
仮想回路ブロックを想定して説明する。 (実施例1)実施例1は請求項1及び請求項2に記載の
発明について示す。即ち,本実施例1は,当てはめるべ
き関数として決定した関数を原データに当てはめて,物
体形状を関数パラメータをもとに比較すると共に,当て
はめるべき関数として球調和関数及びこれ以外の閉曲面
を表すことのできる関数として,特に超二次関数を用い
る。
FIG. 1 is a block diagram of a data processing apparatus to which a three-dimensional object shape description recognition method according to the present invention is applied.
1 is a data input unit, 2 is a control unit for controlling various means, 3
Is a three-dimensional object of various shapes and an object / function parameter storage unit that stores and manages function parameters when a function is applied to these objects, and 4 is a display unit of the stored objects and function shapes. Reference numeral 20 is a function determining means, 21 is a function fitting means, 22 is a function parameter difference degree calculating means, and 23 is a candidate object selecting means. The control unit 2 is composed of a microprocessor and performs data processing described later according to a control program written in a memory (not shown). Hereinafter, the first to fourth embodiments will be described assuming a virtual circuit block having this function. (Embodiment 1) Embodiment 1 shows the invention described in claims 1 and 2. That is, in the first embodiment, the function determined as the function to be fitted is fitted to the original data, the object shape is compared based on the function parameter, and the spherical harmonic function and the other closed curved surface are represented as the function to be fitted. A superquadratic function is used as a function that can do this.

【0028】本実施例1では,制御部2の動作の内容は
図2のフローチャートに従い行われる。まず,第1の手
順により,3次元計測装置などで得られた対象物体の3
次元形状データ(入力データ)は,データ入力部1より
入力され(100),関数当てはめ手段21に送られ
る。以下,第3の手順により,関数当てはめ手段21で
は,関数決定手段20により当てはめるべき関数として
決定され指示された超二次関数を用いて(101),ま
ず最初に最小二乗法を用いて原データに関数を当てはめ
る(102)。具体的には,次式(4)で二乗誤差を定
義し,関数パラメータを決定する。
In the first embodiment, the content of the operation of the control unit 2 is performed according to the flowchart of FIG. First, according to the first procedure, the 3
The dimensional shape data (input data) is input from the data input unit 1 (100) and sent to the function fitting means 21. In the following, according to the third procedure, the function fitting means 21 uses the hyperquadratic function determined and designated as the function to be fitted by the function determining means 20 (101), and first, the least squares method is used to obtain the original data. The function is applied to (102). Specifically, the square error is defined by the following equation (4), and the function parameter is determined.

【0029】[0029]

【数4】 [Equation 4]

【0030】ここで,(Xc ,Yc ,Zc )は超二次関
数の中心座標Gを表している。次に,当てはめられ近似
された超二次関数のパラメータPは,関数パラメータ相
違度算出(比較)手段22に送られ,その中心座標G
は,関数当てはめ手段21に送られる。
Here, (Xc, Yc, Zc) represents the central coordinate G of the superquadratic function. Next, the fitted and approximated parameter P of the superquadratic function is sent to the function parameter dissimilarity calculation (comparison) means 22 and its center coordinate G is calculated.
Is sent to the function fitting means 21.

【0031】一方,オブジェクト・関数パラメータ記憶
部3は,第2の手順により,予め,3次元物体の形状デ
ータを蓄積し管理する。例えば,ある3次元オブジェク
トについて,その球調和関数のパラメータの値及びその
超二次関数のパラメータの値等を記憶する。
On the other hand, the object / function parameter storage unit 3 stores and manages the shape data of the three-dimensional object in advance by the second procedure. For example, for a certain three-dimensional object, the value of the parameter of the spherical harmonic function, the value of the parameter of the superquadratic function, and the like are stored.

【0032】関数パラメータ相違度算出手段22では,
近似された超二次関数のパラメータPと,オブジェクト
・関数パラメータ記憶部3に記憶されている3次元オブ
ジェクトの超二次関数のパラメータの値との比較を行う
(103)。具体的には,各パラメータのユークリッド
距離Dを次式(5)により計算する(103)。
In the function parameter difference degree calculating means 22,
The parameter P of the approximated quadratic function is compared with the value of the parameter of the quadratic function of the three-dimensional object stored in the object / function parameter storage unit 3 (103). Specifically, the Euclidean distance D of each parameter is calculated by the following equation (5) (103).

【0033】[0033]

【数5】 [Equation 5]

【0034】ここで,Ρinput は入力データに当てはめ
た関数パラメータP,Ρobjectはオブジェクト・関数パ
ラメータ記憶部3に蓄積されているオブジェクトの関数
パラメータを表している。
Here, Ρ input represents the function parameter P fitted to the input data, and Ρ object represents the function parameter of the object stored in the object / function parameter storage unit 3.

【0035】そして,候補オブジェクト選定手段23に
よって,候補となる物体として,距離Dがしきい値以下
の候補オブジェクトO={オブジェクト#1,オブジェ
クト#2,オブジェクト#3,オブジェクト#4,・・
・}を選び出す(104)。これにより,原データ(か
ら得られるデータ)と予め蓄積された対象モデルとの形
状比較に基づいて,候補となる物体(の関数パラメー
タ)が選択される。
Then, the candidate object selection means 23 selects candidate objects whose distance D is equal to or less than a threshold value as candidate objects O = {object # 1, object # 2, object # 3, object # 4, ...
.} Is selected (104). Thereby, the candidate object (function parameter of the object) is selected based on the shape comparison between the original data (data obtained from the original data) and the target model stored in advance.

【0036】次に,関数決定手段20では,次に球調和
関数を使用することを関数当てはめ手段21に指示し
(105),関数当てはめ手段21において,原データ
に球調和関数を当てはめ,係数列を求める(106)。
具体的には,最小二乗誤差を次式(6)により,
Next, in the function determining means 20, the function fitting means 21 is instructed to use the spherical harmonic function next (105), and in the function fitting means 21, the spherical harmonic function is fitted to the original data, and the coefficient string. Is calculated (106).
Specifically, the least square error is calculated by the following equation (6).

【0037】[0037]

【数6】 [Equation 6]

【0038】と定義する。ここで,(xc,yc,z
c)は,先に求めた超二次関数の中心座標Gとする。こ
れは,超二次関数によれば,類似形状であれば略同じ位
置に安定に中心座標Gが得られるからである。これによ
り,球調和関数の係数Amn,Bmnの列として,{A0
0,B00,A01,B01,A10,B10,A1
1,B11・・・}という係数列が求められる。
It is defined as Where (xc, yc, z
c) is the central coordinate G of the superquadratic function obtained above. This is because according to the super quadratic function, the center coordinates G can be stably obtained at substantially the same position if the shapes are similar. As a result, as a sequence of the coefficients Amn and Bmn of the spherical harmonic function, {A0
0, B00, A01, B01, A10, B10, A1
, B11 ...} is obtained.

【0039】次に,関数パラメータ相違度算出手段22
において,先に処理104において選ばれた候補オブジ
ェクトOのそれぞれが有する球調和関数の係数列(予
め,オブジェクト・関数パラメータ記憶部3に記憶され
ている)と,処理106において,入力データから求め
た係数列との相違度を求める(107)。例えば,係数
Amn,Bmnの係数列をパラメータPと考え,(5)式に
基づいて,各係数の差の二乗和の大きさ(距離)により
類似性を判断する。そして,候補オブジェクト選定手段
23において,距離Dの最も小さいものが,原データに
最も類似した形状をもつオブジェクト(最終候補)であ
ると認識され取り出される(108)。
Next, the function parameter difference degree calculating means 22
In step 106, the coefficient sequence of the spherical harmonic function of each of the candidate objects O previously selected in step 104 (stored in the object / function parameter storage unit 3 in advance) and the input data in step 106 are obtained. The degree of difference from the coefficient string is calculated (107). For example, the coefficient string of the coefficients Amn and Bmn is considered as the parameter P, and the similarity is judged based on the magnitude (distance) of the sum of squares of the differences between the coefficients based on the equation (5). Then, in the candidate object selecting means 23, the object having the smallest distance D is recognized as an object (final candidate) having a shape most similar to the original data and is taken out (108).

【0040】なお,本実施例では,関数パラメータ(係
数)の比較において,式(5)等により差を取っている
が,各パラメータの類似性が判断できればよく,比較の
手段はこれに限定されるものではない。 (実施例2)次に,実施例2について説明する。本実施
例2は請求項3に記載の発明について示す。
In the present embodiment, in comparing the function parameters (coefficients), the difference is calculated by the equation (5), etc., but the comparison means is not limited to this as long as the similarity of each parameter can be judged. Not something. (Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described. The second embodiment shows the invention described in claim 3.

【0041】図3は本実施例2の流れを示すフローチャ
ートである。まず,入力されたデータに対して,実施例
1と同様のステップで超二次関数の当てはめが行われる
(100乃至102)。これにより,前述の中心座標G
が関数当てはめ手段21に得られる。
FIG. 3 is a flow chart showing the flow of the second embodiment. First, a superquadratic function is applied to the input data by the same steps as in the first embodiment (100 to 102). As a result, the above-mentioned center coordinate G
Is obtained by the function fitting means 21.

【0042】次に,球調和関数の当てはめのために,関
数決定手段20では最初に,球調和関数として,低次
(例えば2次)の関数を使うことを指示する(10
5)。従って,関数当てはめ手段21では,まず,2次
の球調和関数での原データへの当てはめを中心座標Gを
用いて行う(110)。これにより,係数Amn,Bmnの
列として,{A00,B00,A01,B01,A1
0,B10,A11,B11・・・}という係数列が求
められる。
Next, in order to fit the spherical harmonic function, the function determining means 20 first instructs to use a low-order (for example, quadratic) function as the spherical harmonic function (10).
5). Therefore, the function fitting means 21 first fits the original data with the quadratic spherical harmonic function using the central coordinates G (110). As a result, the columns of the coefficients Amn and Bmn are {A00, B00, A01, B01, A1.
A coefficient sequence of 0, B10, A11, B11 ...} Is obtained.

【0043】次に,関数パラメータ相違度算出手段22
では,オブジェクト・関数パラメータ記憶部3に記憶さ
れているオブジェクトを2次の球調和関数で記述したと
きの係数列をそれぞれ取りだし,これと,先に処理11
0において関数当てはめにより求められた球調和関数の
係数列との相違度を計算する(107)。相違度を求め
る手段として,(5)式を用いることとする。
Next, the function parameter difference degree calculating means 22
Then, each coefficient sequence when the object stored in the object / function parameter storage unit 3 is described by the quadratic spherical harmonic function is extracted, and this and the process 11 are performed first.
At 0, the degree of difference from the coefficient sequence of the spherical harmonic function obtained by the function fitting is calculated (107). Equation (5) is used as a means for obtaining the degree of difference.

【0044】次に,候補オブジェクト選定手段23で
は,距離Dが,あるしきい値以下のオブジェクトを候補
オブジェクトとして選び出して,類似形状を選別し(1
11),選別した類似形状の個数がn個以下かを調べる
(112)。距離Dのしきい値及び値nは予め定められ
る。選別した類似形状は,次回の処理107において,
オブジェクト・関数パラメータ記憶部3に記憶されてい
る係数列として用いられる。
Next, the candidate object selection means 23 selects an object whose distance D is less than or equal to a certain threshold value as a candidate object, and selects similar shapes (1
11) It is checked whether the number of selected similar shapes is n or less (112). The threshold value of the distance D and the value n are predetermined. The selected similar shapes are
It is used as a coefficient sequence stored in the object / function parameter storage unit 3.

【0045】処理112において,n個以下でない場
合,関数決定手段20の指示により,更に球調和関数の
次数を上げ,残った候補オブジェクトの各々について同
様の処理(105から112)が施される。
If the number is not n or less in the process 112, the order of the spherical harmonic function is further increased by the instruction of the function determining means 20, and the same process (105 to 112) is performed for each of the remaining candidate objects.

【0046】処理112において,n個以下となった
ら,残った候補オブジェクトの各々についての係数列と
入力データから得られた係数列との距離Dを,例えば
(5)式に基づいて計算し,Dが最も小さいオブジェク
トが最も入力データに類似した形状を持つオブジェクト
であると認識される(114)。このように,候補オブ
ジェクトが1つになったら,候補オブジェクト選定手段
23により,これが原データに最も近いオブジェクト
(最終候補)として認識される(114)。
In the process 112, when the number is n or less, the distance D between the coefficient sequence for each of the remaining candidate objects and the coefficient sequence obtained from the input data is calculated based on, for example, the equation (5), The object having the smallest D is recognized as an object having a shape most similar to the input data (114). In this way, when the number of candidate objects becomes one, the candidate object selecting means 23 recognizes this as the object (final candidate) closest to the original data (114).

【0047】なお,本実施例では,関数パラメータ(係
数)の比較において,式(5)により差を取っている
が,各パラメータの類似性が判断できればよく,比較の
手段はこれに限定されるものではない。 (実施例3)次に,実施例3について説明する。本実施
例3は請求項4に記載の発明について示す。
In this embodiment, in comparing the function parameters (coefficients), the difference is calculated by the equation (5). However, it is only necessary to judge the similarity of each parameter, and the comparison means is limited to this. Not a thing. (Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described. The third embodiment shows the invention described in claim 4.

【0048】図4は本実施例3の処理の流れを示すフロ
ーチャートである。本実施例3では,実施例2と同様に
データ入力から球調和関数の当てはめまでの処理を行う
(100乃至110)。
FIG. 4 is a flow chart showing the flow of processing of the third embodiment. In the third embodiment, similar to the second embodiment, the processes from the data input to the fitting of the spherical harmonic function are performed (100 to 110).

【0049】次に,関数当てはめ手段21において当て
はめられた球調和関数の係数を取りだし,係数Amn,B
mnの列として,{A00,B00,A01,B01,A
10,B10,A11,B11}という係数列Aをつく
る。一方,オブジェクト・関数パラメータ記憶部3に記
憶されているオブジェクトの係数列を取りだし,同様の
係数列を作成する。そして,関数パラメータ相違度算出
手段22では,図5に示すように,係数列をスペクトグ
ラムと考え,個々の波形形状の相関を取る(121)。
図5において,50は,入力されたデータのスペクトグ
ラムを表している。候補オブジェクト選定手段23で
は,オブジェクト・関数パラメータ記憶部3に記憶され
ている他の3次元物体のスペクトグラムのそれぞれと波
形の相関を取り,相関の高いものを取りだしていく(1
22)。また,図5において,51,52,53・・・
は,それぞれ,オブジェクト#1,オブジェクト#2,
オブジェクト#3,・・・の3次元物体のそれぞれのス
ペクトグラムを表す。そして,入力データのスペクトグ
ラム50と3次元物体のそれぞれのスペクトグラム5
1,52,53・・・の波形をそれぞれ比較し,相関値
が最も大きいオブジェクトが最終候補として原データと
同一形状の物であると認識され取り出される(12
3)。 (実施例4)次に,実施例4について説明する。本実施
例4は請求項5に記載の発明について示す。
Next, the coefficient of the spherical harmonic function fitted by the function fitting means 21 is taken out, and the coefficients Amn and B are obtained.
As a column of mn, {A00, B00, A01, B01, A
A coefficient sequence A of 10, B10, A11, B11} is created. On the other hand, the coefficient sequence of the object stored in the object / function parameter storage unit 3 is taken out and a similar coefficient sequence is created. Then, in the function parameter difference calculation means 22, as shown in FIG. 5, the coefficient sequence is considered as a spectrogram, and the correlation of the individual waveform shapes is obtained (121).
In FIG. 5, reference numeral 50 represents the spectrogram of the input data. The candidate object selecting means 23 correlates the waveform with each of the spectrograms of the other three-dimensional objects stored in the object / function parameter storage unit 3 and takes out the one having a high correlation (1
22). Further, in FIG. 5, 51, 52, 53 ...
Are object # 1, object # 2,
The respective spectrograms of the three-dimensional objects of the objects # 3, ... Then, the spectrogram 50 of the input data and the respective spectrogram 5 of the three-dimensional object
The waveforms of 1, 52, 53, ... Are compared with each other, and the object having the largest correlation value is recognized as the final candidate having the same shape as the original data and is extracted (12
3). (Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment shows the invention according to claim 5.

【0050】図6は本実施例4の処理の流れを示すフロ
ーチャートである。本実施例4では,実施例3の処理手
順と同様に,球調和関数の当てはめまでの処理を行い,
係数列を算出する(100乃至110)。
FIG. 6 is a flow chart showing the flow of processing in the fourth embodiment. In the fourth embodiment, similar to the processing procedure of the third embodiment, the processing up to the fitting of the spherical harmonics is performed,
A coefficient sequence is calculated (100 to 110).

【0051】次に,関数パラメータ相違度算出手段22
では,さらに,係数列の値を正規化し(130),この
正規化された係数列を用いて,実施例3と同様に図5に
示すように,入力データのスペクトグラム50とオブジ
ェクトとのスペクトグラムの波形の相関を取る(12
1)。そして,候補オブジェクト選定手段23により,
最も相関の高いオブジェクト(例えばオブジェクト#
4,オブジェクト#5)が選び出される(122)。こ
のオブジェクト#4及びオブジェクト#5は,その正規
化されたスペクトグラムがほぼ同じ形状を有している。
図7において,54及び55は,それぞれオブジェクト
#4,オブジェクト#5の正規化する前のスペクトグラ
ムを表している。この段階で,原データと相似形状のオ
ブジェクトが選出されることになる。
Next, the function parameter difference degree calculating means 22
Then, the value of the coefficient string is further normalized (130), and the normalized coefficient string is used to analyze the spectrogram 50 of the input data and the object as shown in FIG. Correlate the gram waveform (12
1). Then, by the candidate object selection means 23,
The most correlated object (eg object #
4, object # 5) is selected (122). The object # 4 and the object # 5 have substantially the same normalized spectrogram.
In FIG. 7, reference numerals 54 and 55 represent spectrograms of the object # 4 and the object # 5 before normalization, respectively. At this stage, an object similar in shape to the original data is selected.

【0052】最終オブジェクトを1つ選択する場合は,
次に,候補オブジェクト選定手段23により,この2つ
のオブジェクトの各係数と入力データから得られた係数
との距離Dを(5)式に基づいて計算し,Dが最も小さ
いオブジェクトが,最も原データに類似した形状を持つ
オブジェクトであると認識される(123)。
When selecting one final object,
Next, the candidate object selecting means 23 calculates the distance D between each coefficient of these two objects and the coefficient obtained from the input data based on the equation (5), and the object having the smallest D is the original data. It is recognized that the object has a shape similar to (123).

【0053】以上のように,本実施例4によれば,最初
の低次の球調和関数の係数列では,大局的な形状が類似
しているものを選び出すことができ,球調和関数の次数
をあげることで,徐々に,より局所的な形状の類似性を
判断しながら,原データの形状認識を行うことができ
る。
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to select, from the coefficient sequences of the first low-order spherical harmonics, those having similar global shapes, and the order of the spherical harmonics can be selected. By increasing, the shape of the original data can be recognized while gradually judging the local similarity of shapes.

【0054】以上,本発明を実施例により説明したが,
本発明はその主旨に従い種々変形可能である。例えば,
本実施例では,最初の概略近似の関数として超二次関数
を用いたが,3次元形状を表現する関数は多数考えら
れ,物体形状を表現する基本オブジェクトであればいず
れを用いてもよく,超二次関数に限定されるものではな
い。また,本実施例では,対象物を1つの関数で記述す
る例を示しているが,他の分割手法を適用し,個々の部
品に対して本手法を適用することで,対象形状に依存せ
ずに,形状認識が可能となる。更に,本実施例では,ス
ペクトグラムの波形を比較する場合に,相関を取ってい
るが,波形の類似性が判断できる手法であれば良く,こ
れに限定されるものではない。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention can be variously modified according to the gist thereof. For example,
In the present embodiment, the superquadratic function is used as the function of the first approximate approximation. However, many functions for expressing a three-dimensional shape are conceivable, and any basic object expressing an object shape may be used. It is not limited to the superquadratic function. Further, in the present embodiment, an example in which an object is described by one function is shown, but by applying another division method and applying this method to individual parts, it is possible to make the object shape dependent. Without this, shape recognition is possible. Furthermore, in the present embodiment, when the waveforms of spectrograms are compared with each other, correlation is taken, but any method that can determine the similarity of the waveforms is acceptable, and the present invention is not limited to this.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
3次元物体形状記述認識方法において,対象物を1つの
関数で記述するだけでなく,対象に応じて当てはめるべ
き関数を変えることで,より広範囲の対象形状の認識が
可能となる。また,球調和関数は,回転に対して不偏で
あるため,対象物の姿勢に左右されずに形状の比較がで
きる。また,球調和関数を用いることにより,局所形状
の類似性のみならず,大局的な形状の比較が可能とな
る。また,原点の位置によりスペクトグラムは変化して
しまうが,他の関数の近似により得られた関数中心座標
を用いることで原点のずれに対しても安定に形状の比較
をすることができる。更に,波形形状の比較により,原
データとサイズの異なるオブジェクトしか記憶部にない
としても,その相似形状のオブジェクトを類似形状物と
して認識することが可能となる。
As described above, according to the present invention,
In the three-dimensional object shape description recognition method, not only the object is described by one function, but also by changing the function to be applied according to the object, a wider range of object shapes can be recognized. In addition, since the spherical harmonics are unbiased with respect to rotation, the shapes can be compared regardless of the posture of the object. Also, by using the spherical harmonic function, not only the similarity of local shapes but also global shapes can be compared. Although the spectrogram changes depending on the position of the origin, by using the function center coordinates obtained by approximating another function, it is possible to make a stable shape comparison even if the origin shifts. Further, by comparing the waveform shapes, it is possible to recognize an object having a similar shape as a similar shape object even if only objects having different sizes from the original data are stored in the storage unit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of the present invention.

【図2】実施例1の処理フローチャートである。FIG. 2 is a processing flowchart of the first embodiment.

【図3】実施例2の処理フローチャートである。FIG. 3 is a processing flowchart of a second embodiment.

【図4】実施例3の処理フローチャートである。FIG. 4 is a processing flowchart of a third embodiment.

【図5】処理課程概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of a processing course.

【図6】実施例4の処理フローチャートである。FIG. 6 is a processing flowchart of a fourth embodiment.

【図7】処理課程概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of a processing course.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 データ入力部 2 制御部 3 オブジェクト・関数パラメータ記憶部 4 表示部 20 関数決定手段 21 関数当てはめ手段 22 関数パラメータ相違度算出手段 23 候補オブジェクト選定手段 50 入力データのスペクトグラム 51,52,53 3次元物体のそれぞれのスペクトグ
ラム 54,55 初期選別で選択された候補の3次元物体の
スペクトグラム
1 data input unit 2 control unit 3 object / function parameter storage unit 4 display unit 20 function determining unit 21 function fitting unit 22 function parameter dissimilarity calculating unit 23 candidate object selecting unit 50 spectrogram of input data 51, 52, 53 three-dimensional Each spectrogram of the object 54,55 The spectrogram of the candidate three-dimensional object selected in the initial selection

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対象物体の3次元形状データを入力する
第1の手順と,3次元物体の形状データを蓄積,管理す
る第2の手順と,原データとあらかじめ蓄積されてある
対象モデルとの形状とを比較し,候補となる物体を選び
出す第3の手順とからなる3次元物体形状認識方法にお
いて,前記第3の手順が,原データに関数を当てはめる
工程と,前記工程において当てはめるべき関数を決定す
る工程と,前記当てはめられた関数のパラメータの値を
比較する工程とを有することを特徴とする3次元物体形
状記述認識方法。
1. A first procedure for inputting three-dimensional shape data of a target object, a second procedure for accumulating and managing shape data of a three-dimensional object, and original data and a target model that has been accumulated in advance. In the three-dimensional object shape recognition method including a third step of comparing a shape with a candidate object and selecting a candidate object, the third step includes a step of applying a function to original data and a function to be applied in the step. A three-dimensional object shape description recognition method, comprising: a step of determining and a step of comparing parameter values of the fitted function.
【請求項2】 前記関数を決定する工程において,球調
和関数ならびに球調和関数以外の閉曲面を表す関数を用
いることを特徴とする請求項1に記載の3次元物体形状
記述認識方法。
2. The three-dimensional object shape description recognition method according to claim 1, wherein in the step of determining the function, a spherical harmonic function and a function representing a closed curved surface other than the spherical harmonic function are used.
【請求項3】 前記関数を決定する工程において,球調
和関数の次数を可変にすることを特徴とする請求項2に
記載の3次元物体形状記述認識方法。
3. The three-dimensional object shape description recognition method according to claim 2, wherein the order of the spherical harmonic function is made variable in the step of determining the function.
【請求項4】 前記関数パラメータの値の比較の工程に
おいて,球調和関数の係数列により形成されるスペクト
グラムの波形の相関をとることを特徴とする請求項2に
記載の3次元物体形状記述認識方法。
4. The three-dimensional object shape description according to claim 2, wherein in the step of comparing the values of the function parameters, the waveform of the spectrogram formed by the coefficient sequence of the spherical harmonic function is correlated. Recognition method.
【請求項5】 前記スペクトグラムの比較において,正
規化されたスペクトグラムを比較することを特徴とする
請求項4に記載の3次元物体形状記述認識方法。
5. The three-dimensional object shape description recognition method according to claim 4, wherein in the comparison of the spectrograms, normalized spectrograms are compared.
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KR100785339B1 (en) * 2006-11-16 2007-12-17 중앙대학교 산학협력단 Shape Recognition Device and Method
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004259114A (en) * 2003-02-27 2004-09-16 Seiko Epson Corp Object identification method, object identification device, and object identification program
KR100785339B1 (en) * 2006-11-16 2007-12-17 중앙대학교 산학협력단 Shape Recognition Device and Method
JP2008249686A (en) * 2007-01-16 2008-10-16 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithography processing cell and device manufacturing method
JP2011040772A (en) * 2007-01-16 2011-02-24 Asml Netherlands Bv Inspection method
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