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JPH11110542A - Method and device for extracting pattern and medium recorded with program therefor - Google Patents

Method and device for extracting pattern and medium recorded with program therefor

Info

Publication number
JPH11110542A
JPH11110542A JP26716997A JP26716997A JPH11110542A JP H11110542 A JPH11110542 A JP H11110542A JP 26716997 A JP26716997 A JP 26716997A JP 26716997 A JP26716997 A JP 26716997A JP H11110542 A JPH11110542 A JP H11110542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
point
feature
correspondence
corresponding candidate
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP26716997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Umeki
秀雄 梅木
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP26716997A priority Critical patent/JPH11110542A/en
Publication of JPH11110542A publication Critical patent/JPH11110542A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily extract a pattern despite deformation such as the parallel movement, rotation or slight distortion of a partial area by finding the degree of correspondence for each corresponding candidate point, while using a distance between the corresponding candidate point of any arbitrary feature point on a 1st pattern and the correspondent candidate point of the nearby feature point. SOLUTION: Feature points (i) are respectively arranged on a 1st pattern X and a 2nd pattern Y and the plural corresponding candidate points, to which it is possible for the feature point (i) on the 1st pattern X to be corresponded to, are found from among the feature points (i) arranged on that 2nd pattern Y. Then, the degree of correspondence for each corresponding candidate point is found, while using the distance between any arbitrary feature point (i) on the 1st pattern X and a nearby feature point (u) with that feature point (i) as a center and the distance between the corresponding candidate point of the feature point (i) and a corresponding candidate point K' of the nearby feature point (u). Thus, constant collation is also enabled with respect to parallel movement, rotation or distortion of the pattern.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、画像認識
あるいはパターン識別装置などのように、入力された画
像やパターンの中に、モデル画像やモデル・パターンの
全体あるいは一部が存在するかどうかを判別し、存在す
る場合にその領域を抽出することのできるパターン抽出
装置、パターン抽出方法及びそのプログラムを記録した
記録媒体に関する。
The present invention relates to a method for determining whether a model image or a model pattern exists in whole or in part in an input image or pattern such as an image recognition or pattern identification device. The present invention relates to a pattern extraction device, a pattern extraction method, and a recording medium on which a program is recorded, which is capable of judging a pattern and extracting an area when the pattern exists.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、画像認識の分野において、多
くの人の顔が写っている画像から特定の人の顔を検出す
るシステムや、画像中に含まれている人の顔や特定の模
様などを検出するシステム、広い地形地図の中から特定
の地形パターンを持つ領域を検出するシステム、また画
像によって環境あるいはシステム状態を監視し、特定の
パターンが現れると警告を出すシステムなど、ある画像
やパターンの中にモデルとなる特定の画像やパターンあ
るいはその一部が存在するかどうかを判定し、存在する
場合にその領域を抽出することのできるパターン抽出方
式が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of image recognition, a system for detecting a specific person's face from an image in which many people's faces are captured, a human face or a specific pattern included in an image, or the like. A system that detects a specific terrain pattern from a wide terrain map, or a system that monitors the environment or system status using images and issues a warning when a specific pattern appears. There has been proposed a pattern extraction method capable of determining whether or not a specific image or pattern serving as a model or a part thereof is present in a pattern, and extracting the region when it exists.

【0003】このようなパターン抽出方式の一つとし
て、抽出すべき特定パターンをテンプレートとし、それ
を対象となる画像やパターン上を移動させながら相関を
求め、相関の大きな箇所を検出するテンプレート・マッ
チングと呼ばれる手法がある。しかし、この場合、対象
となる画像やパターンの中から、特定パターンを幾何学
的に変形(たとえば回転や拡大縮小など)させたパター
ンと一致する箇所や部分的に一致する箇所を検出したい
ときには、検出したい変形パターンに応じた数多くのテ
ンプレートを用意する必要があり、計算時間が膨大にな
る。
As one of such pattern extraction methods, template matching is performed by using a specific pattern to be extracted as a template, obtaining a correlation while moving the pattern on an image or pattern to be extracted, and detecting a location having a large correlation. There is a technique called. However, in this case, when it is desired to detect a portion that matches or partially matches a pattern obtained by geometrically deforming (for example, rotating or scaling) a specific pattern from target images or patterns, It is necessary to prepare many templates according to the deformation pattern to be detected, and the calculation time becomes enormous.

【0004】一方、ダイナミックリンク・マッチング
(W.K.Konenetal."A Fast Dynamic Link Matching Algo
rithm for Invariant Pattern Recognition ", Neural
Networks, Vol.7, pp.1019-1030, 1994)は、ニューラ
ルネットの動的な特徴を応用した認識手法の一つであ
る。この手法は、テンプレートを用いないため、モデル
・パターンの平行移動、回転、歪み等の変形に強い利点
を持つ。しかし、2つのパターン間の特徴点がすべてダ
イナミックリンクとよばれる結線で仮想的に結ばれてい
るため、画像やパターンの面積を広くすると特徴点の数
が増え、それに伴ってリンクの数もさらに増加し、結果
的にマッチングに要する計算量も膨大になってくるとい
う問題がある。また、対象となるパターンの一部に、モ
デル画像が含まれている場合、その領域がどこにあるの
かを特定するには、ダイナミックリンクの強度等の情報
を利用した2次的な抽出手法が必要となる。
On the other hand, dynamic link matching (WKKonenetal. "A Fast Dynamic Link Matching Algo
rithm for Invariant Pattern Recognition ", Neural
Networks, Vol. 7, pp. 1019-1030, 1994) is one of the recognition methods using dynamic features of a neural network. Since this method does not use a template, it has a strong advantage against deformation such as parallel movement, rotation, and distortion of the model pattern. However, since all feature points between two patterns are virtually connected by a connection called a dynamic link, the number of feature points increases when the area of an image or a pattern is increased, and the number of links increases accordingly. There is a problem that the number of calculations increases as a result, and the amount of calculation required for matching also becomes enormous. In addition, when a model image is included in a part of a target pattern, a secondary extraction method using information such as dynamic link strength is required to specify where the region is located. Becomes

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来のパターン抽出技術の問題点を解決するために提
案されたもので、その目的は、一方のパターンの部分領
域が他方のパターン上に存在するかどうか、あるとすれ
ばどこにあるのかを、その部分領域の平行移動、回転、
多少の歪みなどの変形や、存在する領域の数にかかわら
ず、容易に検出することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the conventional pattern extraction technology. The translation, rotation,
It is an object to easily detect regardless of deformation such as slight distortion or the number of existing regions.

【0006】本発明の他の目的は、2つのパターン上に
配置された複数の特徴点と各特徴点の持つ局所的なパタ
ーン情報から得られる特徴量に基づいて、2つのパター
ン間の特徴量の類似度等を比較することにより、計算量
の削減を図り、類似パターンを高速で抽出することにあ
る。
[0006] Another object of the present invention is to provide a feature amount between two patterns based on a plurality of feature points arranged on two patterns and feature amounts obtained from local pattern information of each feature point. An object of the present invention is to reduce the amount of calculation and to extract similar patterns at a high speed by comparing the similarity and the like.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、第1
のパターンXが第2のパターン中に存在するか否かを判
別し、存在する場合に第2のパターン中から前記第1の
パターンに対応する領域を抽出するパターン抽出方法に
おいて、前記第1のパターンXと第2のパターンY上に
それぞれ特徴点を配置し、前記第2のパターンYに配置
した特徴点の中から、第1のパターンX上の特徴点が対
応する可能性のある複数の対応候補点kを求め、第1の
パターンX上の任意の特徴点iとそれを中心とする近傍
特徴点uの間の距離と、特徴点iの対応候補点kと前記
近傍特徴点uの対応候補点k’の間の距離を用いて、各
対応候補点kの対応度を求めることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided the following:
In the pattern extracting method, it is determined whether or not the pattern X of the first pattern exists in the second pattern, and when the pattern X exists, an area corresponding to the first pattern is extracted from the second pattern. Feature points are arranged on the pattern X and the second pattern Y, respectively, and a plurality of feature points on the first pattern X that may correspond to the feature points from the feature points arranged on the second pattern Y are described. A corresponding candidate point k is obtained, and a distance between an arbitrary feature point i on the first pattern X and a nearby feature point u centered on the feature point i, a correspondence candidate point k of the feature point i and the nearby feature point u are calculated. It is characterized in that the degree of correspondence of each corresponding candidate point k is obtained using the distance between the corresponding candidate points k ′.

【0008】請求項2の発明は、前記対応候補点kを求
めるに当たり、前記第1のパターンX及び第2のパター
ンY上の各特徴点毎に、その周囲の情報から特徴量を抽
出し、前記第1のパターンXと第2のパターンYそれぞ
れの特徴量を比較して類似度を決定し、前記類似度と前
記距離とから前記対応度を求めることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in obtaining the corresponding candidate point k, for each feature point on the first pattern X and the second pattern Y, a feature amount is extracted from information around the feature point, The similarity is determined by comparing the feature amounts of the first pattern X and the second pattern Y, and the correspondence is obtained from the similarity and the distance.

【0009】請求項10は、前記請求項1と請求項2の
発明を装置の観点で捉えたものである。すなわち、請求
項10の発明は、第1のパターンXが第2のパターン中
に存在するか否かを判別し、存在する場合に第2のパタ
ーン中から前記第1のパターンに対応する領域を抽出す
るパターン抽出装置において、前記第1のパターンXと
第2のパターンY上にそれぞれ特徴点を配置する特徴点
設定部と、前記特徴点設定部で配置された特徴点毎にそ
の周囲のパターン情報から特徴量を抽出する特徴量抽出
部と、第1のパターンXと第2のパターンYそれぞれの
特徴量を比較することにより第1のパターンXの特徴点
と第2のパターンYの特徴点の類似度を求める類似度算
出部と、特徴点間の類似度に基づいて第1のパターンX
上の特徴点が対応する可能性のある第2のパターンY上
の複数の対応候補点kを求める対応候補点算出部と、前
記類似度と、第1のパターンX上の任意の特徴点iとそ
れを中心とする近傍特徴点uの間の距離ならびに特徴点
iの対応候補点kと前記特徴点iの近傍特徴点uの対応
候補点k’の間の距離とを用いて、各対応候補点kの対
応度を繰り返し計算により求める対応度決定部と、対応
度の高い対応候補点kを抽出する対応点抽出部とを有す
ることを特徴とする。
A tenth aspect of the present invention captures the first and second aspects of the present invention from the viewpoint of an apparatus. That is, the invention according to claim 10 determines whether or not the first pattern X exists in the second pattern, and when it exists, the area corresponding to the first pattern is determined from the second pattern. In a pattern extraction device to be extracted, a feature point setting unit for arranging feature points on the first pattern X and the second pattern Y, and a pattern around each feature point arranged by the feature point setting unit A feature amount extraction unit that extracts a feature amount from the information; and a feature point of the first pattern X and a feature point of the second pattern Y by comparing the feature amounts of the first pattern X and the second pattern Y. And a first pattern X based on the similarity between the feature points.
A corresponding candidate point calculating unit for obtaining a plurality of corresponding candidate points k on the second pattern Y to which the above feature points may correspond, the similarity, and an arbitrary feature point i on the first pattern X And the distance between the corresponding candidate point k of the feature point i and the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u of the feature point i, using It is characterized in that it has a correspondence determination unit that repeatedly calculates the correspondence of the candidate point k, and a corresponding point extraction unit that extracts the correspondence candidate point k having a high correspondence.

【0010】このような構成を有する請求項1,2,1
0の発明においては、第1のパターンXと第2のパター
ンY上の特徴点間の類似度に基づいて、第1のパターン
X上の各特徴点iに対して第2のパターンY上の特徴点
jから複数の対応候補点kを選ぶ。つぎに、類似度と第
1のパターンX上での近傍特徴点u間距離と各対応候補
点k,k’の第2のパターンY上での距離に基づいて、
対応候補点kの対応度を繰り返し計算により求め、対応
度の高い対応候補点kを抽出する。すなわち、第2のパ
ターンY上のある対応候補点kが第1のパターンX上の
前記特徴点iに本当に対応しているのであれば、前記特
徴点iの近傍特徴点uの第2のパターンY上の対応候補
点k’も、前記特徴点iの対応候補点kの近傍に存在す
る。従って、第1のパターンX上における特徴点iとそ
の近傍特徴点uの距離と、第2のパターンY上における
前記特徴点iの対応候補点kと近傍特徴点uの対応候補
点k’との距離とを比較することにより、前記特徴点i
とその対応候補点kとの対応度を容易かつ迅速に決定す
ることができる。
[0010] Claims 1, 2, 1 having such a configuration.
In the invention of No. 0, each feature point i on the first pattern X is compared with each feature point i on the second pattern Y based on the similarity between the feature points on the first pattern X and the feature points on the second pattern Y. A plurality of corresponding candidate points k are selected from the feature points j. Next, based on the similarity, the distance between neighboring feature points u on the first pattern X, and the distance of each corresponding candidate point k, k ′ on the second pattern Y,
The degree of correspondence of the corresponding candidate point k is obtained by repeated calculation, and a corresponding candidate point k having a high degree of correspondence is extracted. That is, if a certain corresponding candidate point k on the second pattern Y really corresponds to the feature point i on the first pattern X, the second pattern of the neighboring feature point u of the feature point i The corresponding candidate point k ′ on Y also exists near the corresponding candidate point k of the feature point i. Therefore, the distance between the feature point i on the first pattern X and its neighboring feature point u, the corresponding candidate point k of the feature point i on the second pattern Y and the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u are By comparing with the distance of
And the degree of correspondence with the corresponding candidate point k can be determined easily and quickly.

【0011】また、本発明では、前記の距離の一致の度
合いを比較する処理を、ある特徴点iの周囲に存在する
複数の近傍特徴点uについて行い、各近傍特徴点uに関
する計算結果を総合することにより、その特徴点iに対
応する対応候補点kの対応度を決定する。これにより得
られた対応度は、複数の近傍特徴点uによって支持され
たものとなり、精度が高いものとなる。更に、第1のパ
ターンX上の各特徴点iについて同様な計算を行うこと
により、第1のパターンXの全体あるいは一部が第2の
パターンYのどの部分領域に対応するか、その対応度は
どの程度かを判定することができる。
Further, in the present invention, the above-mentioned processing of comparing the degree of matching of the distances is performed on a plurality of neighboring feature points u present around a certain feature point i, and the calculation results for each neighboring feature point u are integrated. Thus, the degree of correspondence of the corresponding candidate point k corresponding to the feature point i is determined. The degree of correspondence obtained in this way is supported by the plurality of nearby feature points u, and the accuracy is high. Further, the same calculation is performed for each feature point i on the first pattern X to determine which partial region of the second pattern Y corresponds to the whole or a part of the first pattern X, Can be determined to what extent.

【0012】請求項3の発明は、前記対応候補点kを求
めるに当たり、予め決定した所定の数を越えないという
条件、予め決めた類似度の閾値以上の類似度を持つ特徴
点を対応候補点kとするという条件、前記2つの条件の
いずれかが先に満たされたとき特徴点iの対応候補点k
はそれ以上増やさないという条件、のいずれか1つを条
件とするか、またはいずれかの条件を選択できることを
特徴とする。請求項11の発明は、前記請求項3の発明
を装置の観点で捉えたものである。すなわち、請求項1
1の発明は、前記対応候補点算出部が、第1のパターン
X上の任意の特徴点iに対して、その点との類似度が大
きい第2のパターンY上の特徴点jを大きい順に対応候
補点kとする際に、候補点の上限数が所定の数を越えな
いという条件、予め決めた類似度の閾値以上の類似度を
持つ特徴点を対応候補点kとする条件、それら2つの条
件のいずれかが先に満たされたとき特徴点iの対応候補
点kはそれ以上増やさないという条件のいずれかを選択
できるものであることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a feature point having a similarity not less than a predetermined predetermined number and a similarity greater than or equal to a predetermined similarity threshold is determined when finding the corresponding candidate point k. k, when one of the above two conditions is satisfied first, the corresponding candidate point k of the feature point i
Is a condition that no further increase is made, or one of the conditions can be selected. According to an eleventh aspect of the invention, the invention of the third aspect is captured from the viewpoint of an apparatus. That is, claim 1
In the invention of the first aspect, the correspondence candidate point calculation unit may arrange, for an arbitrary feature point i on the first pattern X, feature points j on the second pattern Y having a large similarity to the point in descending order. When the corresponding candidate point k is set, a condition that the upper limit number of candidate points does not exceed a predetermined number, a condition that a feature point having a similarity equal to or more than a predetermined similarity threshold is set as a corresponding candidate point k, It is characterized in that when any one of the two conditions is satisfied first, any one of the conditions that the corresponding candidate point k of the feature point i does not increase any more can be selected.

【0013】このような構成を有する請求項3,11の
発明によれば、第2のパターン上の対応候補点kを選定
する場合に、所定の条件に応じて対応候補点kの数を制
限することができるので、比較する対応候補点kが無制
限に増えることがなくなり、その後の計算回数を制限す
ることにより、処理速度の向上を図ることができる。特
に、特徴点とその対応候補点k間の類似度を閾値として
対応候補点kの数を制限することにより、類似度の低い
対応候補点kを排除することができ、高い抽出精度と処
理速度を確保できる。
According to the third and eleventh aspects of the present invention, when selecting the corresponding candidate points k on the second pattern, the number of the corresponding candidate points k is limited according to a predetermined condition. Therefore, the number of corresponding candidate points k to be compared does not increase without limit, and the processing speed can be improved by limiting the number of subsequent calculations. In particular, by limiting the number of corresponding candidate points k using the similarity between a feature point and its corresponding candidate point k as a threshold, corresponding candidate points k with low similarity can be eliminated, and high extraction accuracy and processing speed can be achieved. Can be secured.

【0014】請求項4の発明は、前記対応候補点kの対
応度を求めるに当たり、前記各対応候補点kの対応度の
初期値を決定し、第1のパターンX上の各特徴点とその
近傍特徴点間の距離と、その各々の対応候補点間の第2
のパターンY上での距離とを求めて、第1のパターンX
での特徴点間距離と第2のパターンYでの対応候補点k
間距離の一致の度合いを計算し、これを第1のパターン
X上の特徴点の各対応候補点kについて、対応度の重み
付き和を演算し、対応候補点k毎の適合度を求めること
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in determining the degree of correspondence of the corresponding candidate point k, an initial value of the degree of correspondence of each of the corresponding candidate points k is determined, and each feature point on the first pattern X and its corresponding point are determined. The distance between neighboring feature points and the second between each corresponding candidate point
Of the first pattern X
Between the feature points in the pattern and the corresponding candidate point k in the second pattern Y
Calculating the degree of coincidence between the distances, calculating the weighted sum of the degrees of correspondence for each of the corresponding candidate points k of the feature points on the first pattern X, and finding the fitness for each of the corresponding candidate points k It is characterized by.

【0015】このような構成を有する請求項4の発明で
は、ある特徴点iの対応候補点kと前記特徴点iの周囲
に位置する近傍特徴点uの対応候補点k’の距離の一致
の度合いを計算し、この距離の一致の度合いを考慮して
前記近傍特徴点uとその対応候補点k’との対応度を得
る。この場合、前記近傍特徴点uに対して複数の対応候
補点k’が存在する場合には、各対応候補点k’毎にそ
の距離の一致の度合いを計算し、それを加味した各対応
候補点k’の対応度を得て、その後、これら各対応候補
点k’の対応度を集計する。そして、この処理を前記特
徴点iの周囲に位置する複数の近傍特徴点uについて行
い、各近傍特徴点uの対応候補点k’に関して得られた
前記距離の一致の度合いを考慮した対応度(複数の対応
候補点k’がある場合には、集計した対応度)を更に集
計して、その対応候補点kの適合度を得る。このように
して、ある特徴点iについてそのすべての対応候補点k
の適合度が得られた後は、前記の処理をすべての特徴点
iについて実施し、すべての特徴点iについての適合度
を得る。このようにして得られた適合度は、各特徴点i
とその対応候補点kとの対応度を、周囲の複数の近傍特
徴点uとその対応候補点k’との距離によって支持した
ものとなり、特徴点iとその対応候補点k同士で決定さ
れる対応度や類似度、あるいは特徴点iとその周囲の単
一の近傍特徴点uの距離のみを考慮した決定される対応
度に比較して、より信頼性に優れた対応度を得ることが
できる。
According to the fourth aspect of the present invention having the above configuration, the correspondence between the correspondence candidate point k of a certain feature point i and the correspondence candidate point k ′ of a neighboring feature point u located around the feature point i is determined. The degree is calculated, and the degree of correspondence between the neighboring feature point u and the corresponding candidate point k ′ is obtained in consideration of the degree of the matching of the distances. In this case, when there are a plurality of corresponding candidate points k ′ for the neighboring feature point u, the degree of matching of the distance is calculated for each corresponding candidate point k ′, and each corresponding candidate The degree of correspondence of the point k 'is obtained, and then the degree of correspondence of each of the corresponding candidate points k' is totaled. Then, this processing is performed on a plurality of neighboring feature points u located around the feature point i, and the degree of correspondence in consideration of the degree of matching of the distance obtained for the corresponding candidate point k ′ of each neighboring feature point u ( If there are a plurality of corresponding candidate points k ′, the totalized corresponding degrees) are further totalized to obtain the matching degree of the corresponding candidate points k. In this way, for a feature point i, all its corresponding candidate points k
Is obtained for all the feature points i, and the fitness for all the feature points i is obtained. The goodness of fit obtained in this way is calculated for each feature point i
And the corresponding degree of the corresponding candidate point k are supported by the distance between the surrounding plurality of neighboring feature points u and the corresponding candidate point k ′, and are determined by the feature point i and the corresponding candidate point k. A more reliable correspondence can be obtained as compared to a correspondence or similarity, or a correspondence determined in consideration of only the distance between a feature point i and a single neighboring feature point u around the feature point i. .

【0016】請求項5の発明は、前記対応候補点kの対
応度を求めるに当たり、第1のパターンX上の特徴点i
の対応候補点kが示す第2のパターンY上での位置と、
特徴点iの近傍特徴点uの対応候補点k’が示す第2の
パターンY上での位置が等しいとき、近傍特徴点uの対
応候補点k’の適合度を抑制することを特徴とする。こ
のような構成を有する請求項5の発明は、すべての特徴
点iについて適合度を求め、この適合度に従って各特徴
点iの対応候補点kを決定した時に、ある特徴点iの対
応候補点kとその近傍特徴点uの対応候補点k’とが一
致する場合の処理に関する。すなわち、現実には、第1
のパターンX上のある特徴点iとその近傍特徴点uとは
一致することがないので、第2のパターンY上における
それらの対応候補点k,k’も一致することはあり得な
い。従って、本発明では、このような状況では、近傍特
徴点uの適合度を抑制することで、対応候補点k,k’
の一致を回避する。
According to a fifth aspect of the present invention, when determining the degree of correspondence of the correspondence candidate point k, the characteristic point i on the first pattern X is determined.
On the second pattern Y indicated by the corresponding candidate point k,
When the position on the second pattern Y indicated by the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u of the feature point i is equal, the degree of matching of the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u is suppressed. . According to the fifth aspect of the present invention having such a configuration, when the matching degrees are obtained for all the feature points i and the corresponding candidate points k of the respective feature points i are determined according to the matching degrees, the corresponding candidate points of the certain feature point i are determined. It relates to the processing when k and the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u match. That is, in reality, the first
Since a certain feature point i on the pattern X and its neighboring feature point u do not match, their corresponding candidate points k and k ′ on the second pattern Y also cannot match. Therefore, in the present invention, in such a situation, the corresponding candidate points k and k ′ are suppressed by suppressing the degree of matching of the neighboring feature points u.
Avoid matches.

【0017】請求項6の発明は、前記対応候補点kの対
応度を求めるに当たり、適合度の大きさに応じて各対応
候補点kの対応度の値を更新し、対応度の変化量が予め
決められた閾値以上の場合は、前記適合度の算出と前記
近傍特徴点の適合度の抑制と前記対応度の更新を繰り返
し行い、閾値より小さくなると対応度の更新を終了する
ことを特徴とする。このような構成を有する請求項6の
発明においては、前記のようにして各特徴点i毎に得ら
れた各対応候補点kとの間の適合度を基準として、各特
徴点iに与えられていた対応度を更新する。この場合、
ある程度以上更新を進めると、更新による対応度の変化
量が少なくなり、それ以上更新を進めても抽出の精度は
向上しない。そこで、あらかじめ閾値を決めておくこと
により、更新処理を有効な範囲で終了することにより、
演算処理を効率的に行う。
According to a sixth aspect of the present invention, in obtaining the degree of correspondence of the corresponding candidate point k, the value of the degree of correspondence of each corresponding candidate point k is updated in accordance with the degree of matching, and the amount of change in the degree of correspondence is reduced. In the case of being equal to or greater than a predetermined threshold, the calculation of the degree of matching, the suppression of the degree of matching of the neighboring feature points, and the updating of the degree of correspondence are repeatedly performed, and the updating of the degree of correspondence is terminated when the degree of matching is smaller than the threshold. I do. In the invention according to claim 6 having such a configuration, each feature point i is given to each feature point i on the basis of the degree of matching between each corresponding candidate point k obtained for each feature point i as described above. Update the degree of correspondence that was being used. in this case,
If the update is advanced to some extent, the amount of change in the degree of correspondence due to the update is reduced, and even if the update is further advanced, the extraction accuracy is not improved. Therefore, by determining the threshold value in advance, the update process is terminated within an effective range,
Performs arithmetic processing efficiently.

【0018】請求項12の発明は、前記請求項4,5,
6の発明を装置の観点で捉えたものである。すなわち、
請求項12の発明は、前記対応度決定部が、各対応候補
点kの対応度の初期値を決定する対応度初期化部と、第
1のパターンX上の各特徴点iとその近傍特徴点u間の
距離とその各々の対応候補点k,k’間の第2のパター
ンY上での距離とを求めて、第1のパターンXでの特徴
点間距離と第2のパターンYでの対応候補点間距離の一
致の度合いを計算し、これを第1のパターンX上の特徴
点の各対応候補点kについて、対応度の重み付き和を演
算し、対応候補点k毎の適合度を求める適合度算出部
と、第1のパターンX上の特徴点iの対応候補点kが示
す第2のパターンY上での位置と、特徴点iの近傍特徴
点uの対応候補点k’が示す第2のパターンY上での位
置が等しいとき、特徴点iのその対応候補点kの適合度
に応じて近傍特徴点uの対応候補点k’の適合度を抑制
する近傍適合度抑制部と、適合度の大きさに応じて各対
応候補点kの対応度の値を更新する対応度更新部と、対
応度の変化量が予め決められた閾値以上の場合は、前記
適合度算出部と前記近傍適合度抑制部と前記対応度更新
部による処理を繰り返し行い、閾値より小さくなると対
応度の更新を終了する収束判定部とを有することを特徴
とする。このような構成を有する請求項12の発明にお
いては、前記請求項4,5,6の発明に記載されたパタ
ーン抽出方法を順次実行するパターン抽出装置を実現で
きる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the fourth aspect of the present invention.
6 is a view of the invention of No. 6 from the viewpoint of an apparatus. That is,
The invention according to claim 12, wherein the degree-of-correspondence determining unit determines an initial value of the degree of correspondence of each corresponding candidate point k, each feature point i on the first pattern X and its neighboring features. The distance between the points u and the distance between the corresponding candidate points k and k ′ on the second pattern Y are obtained, and the distance between the feature points in the first pattern X and the distance between the feature points in the second pattern Y are calculated. Is calculated for each corresponding candidate point k of the feature points on the first pattern X, and the weighted sum of the corresponding degrees is calculated. A fitness calculating unit for determining the degree, the position on the second pattern Y indicated by the corresponding candidate point k of the feature point i on the first pattern X, and the corresponding candidate point k of the nearby feature point u of the feature point i When the positions on the second pattern Y indicated by 'are the same, the neighboring feature points u are determined according to the fitness of the corresponding candidate point k of the feature point i. A neighborhood matching suppression unit that suppresses the matching degree of the corresponding candidate point k ′, a correspondingness updating unit that updates the value of the correspondingness degree of each corresponding candidate point k according to the degree of the matching degree, and a change amount of the correspondingness degree Is greater than or equal to a predetermined threshold, the relevance calculation unit, the neighborhood relevance suppressing unit and the processing by the correspondence renewal unit are repeated, and a convergence determination unit that ends the renewal of the relevance when the value is smaller than the threshold. It is characterized by having. According to the twelfth aspect of the present invention having such a configuration, it is possible to realize a pattern extracting apparatus that sequentially executes the pattern extracting method according to the fourth, fifth, and sixth aspects.

【0019】請求項7の発明は、前記対応候補点kの対
応度を求めるに当たり、第1のパターンX上の特徴点i
における適合度が最も高い対応候補点kを求めておき、
それと同じ点が特徴点iの近傍特徴点uの対応候補点
k’に含まれているとき、近傍特徴点uのその対応候補
点k’の適合度を抑制することを特徴とする。請求項1
3の発明は、前記請求項7の発明を装置の観点で捉えた
ものである。すなわち、請求項13の発明は、前記近傍
適合度抑制部が、第1のパターンX上の特徴点iにおけ
る適合度が最も高い対応候補点kを求めておき、それと
同じ点が特徴点iの近傍特徴点uの対応候補点k’に含
まれているとき、近傍特徴点uのその対応候補点k’の
適合度を所定の値抑制することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, when determining the degree of correspondence of the correspondence candidate point k, a characteristic point i on the first pattern X is determined.
The corresponding candidate point k having the highest degree of relevance in is determined in advance,
When the same point is included in the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u of the feature point i, the matching degree of the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u is suppressed. Claim 1
A third aspect of the present invention captures the seventh aspect of the present invention from the viewpoint of an apparatus. In other words, in the invention of claim 13, the neighborhood matching degree suppression unit obtains the corresponding candidate point k having the highest matching degree at the feature point i on the first pattern X, and the same point as the feature point i is determined. When included in the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u, the degree of matching of the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u is suppressed by a predetermined value.

【0020】このような構成を有する請求項7,13の
発明は、前記対応候補点kを求めるに当たり、特徴点i
の複数の対応候補点kの中で、もっとも適合度の高い対
応候補点kと、前記特徴点iの近傍特徴点uとその対応
候補点k’とが一致している場合には、その近傍特徴点
uと対応候補点k’との適合度を抑制する。また、特徴
点iの複数の対応候補点kの中で、適合度の低い対応候
補点kと、前記特徴点iの近傍特徴点uとその対応候補
点k’とが一致している場合には、その近傍特徴点uと
対応候補点k’との適合度を抑制は行わない。このよう
にすると、適合度の低い対応候補点kが、より適合度の
高い近傍特徴点uとその対応候補点k’の適合度を抑制
することがない。
According to the seventh and thirteenth aspects of the present invention having the above configuration, the characteristic point i
If the corresponding candidate point k having the highest matching degree among the plurality of corresponding candidate points k and the neighboring feature point u of the feature point i and the corresponding candidate point k ′ match, The matching degree between the feature point u and the corresponding candidate point k ′ is suppressed. Further, when a candidate point k having a low degree of matching among a plurality of candidate points k of the feature point i, a nearby feature point u of the feature point i and the corresponding candidate point k ′ match. Does not suppress the degree of matching between the neighboring feature point u and the corresponding candidate point k ′. In this manner, the corresponding candidate point k having a low degree of matching does not suppress the degree of matching between the neighboring feature point u having a higher degree of matching and the corresponding candidate point k ′.

【0021】請求項8の発明は、前記対応候補点kの対
応度を求めるに当たり、第1のパターンX上の特徴点i
における適合度が最も高い対応候補点kについて、所定
量だけ対応度を更新することを特徴とする。請求項14
の発明は、前記請求項8の発明を装置の観点で捉えたも
のである。すなわち、請求項14の発明は、前記対応度
更新部が、第1のパターンX上の特徴点iにおける適合
度が最も高い対応候補点kについて、その対応度を所定
の量だけ更新することを特徴とする。このような構成を
有する請求項8,14の発明によれば、更新処理をすべ
ての対応候補点kについて実施することなく、特徴点i
ともっとも適合度の高い対応候補点kについてのみ実施
する。すなわち、抽出対象となる可能性のもっとも高い
対応候補点kのみに対して更新処理を行うので、演算処
理が簡単になると共に、対応する可能性の高い候補点の
対応度がより強調され、他の対応候補点kとの差別化を
図ることが可能となる。
According to an eighth aspect of the present invention, when determining the degree of correspondence of the correspondence candidate point k, the characteristic point i on the first pattern X is determined.
The correspondence degree is updated by a predetermined amount for the corresponding candidate point k having the highest degree of conformity. Claim 14
The present invention is an embodiment in which the invention of claim 8 is grasped from the viewpoint of an apparatus. That is, the invention of claim 14 is that the correspondence updating unit updates the correspondence by a predetermined amount for the correspondence candidate point k having the highest fitness at the feature point i on the first pattern X. Features. According to the invention of claims 8 and 14 having such a configuration, the update processing is not performed for all the corresponding candidate points k, and the feature point i
Is performed only for the corresponding candidate point k having the highest matching degree. That is, since the update processing is performed only on the corresponding candidate point k that is most likely to be extracted, the arithmetic processing is simplified, and the degree of correspondence of the candidate points that are likely to be corresponded is further emphasized. Can be differentiated from the corresponding candidate point k.

【0022】請求項9の発明は、前記対応度の初期化と
前記対応度の更新を行うに当たり、任意の対応度がある
範囲に収まるように規格化を行う処理を加えることを特
徴とする。請求項15の発明は、前記請求項9の発明を
装置の観点で捉えたものである。すなわち、請求項15
の発明は、前記対応度初期化部と前記対応度更新部が、
任意の対応度がある範囲に収まるように規格化を行う処
理を加えることを特徴とする。このような構成を有する
請求項9,15の発明では、例えば、ある特徴点iの対
応度の初期化に当たっては、その特徴点iの類似度を各
特徴点iの類似度の総計で除したもの使用したり、ま
た、更新時の規格化にあって、対応度の最大限界値と最
小限界値とをあらかじめ定めておき、更新された対応度
をこの範囲に収めるようにする。このようにすると、対
応度の初期値や更新値の偏りがなくなり、その後の演算
処理も容易となる。
According to a ninth aspect of the present invention, when the correspondence is initialized and the correspondence is updated, a process for normalizing the correspondence to be within a certain range is added. According to a fifteenth aspect of the present invention, the invention of the ninth aspect is captured from the viewpoint of an apparatus. That is, claim 15
In the invention, the correspondence degree initialization unit and the correspondence degree update unit include:
It is characterized by adding a process for normalizing so that an arbitrary degree of correspondence falls within a certain range. According to the ninth and fifteenth aspects of the present invention, for example, when initializing the degree of correspondence of a certain feature point i, the similarity of the feature point i is divided by the sum of the similarities of the feature points i. In the case of the use or the standardization at the time of updating, the maximum limit value and the minimum limit value of the degree of correspondence are determined in advance, and the updated degree of correspondence falls within this range. In this way, the bias of the initial value and the update value of the degree of correspondence is eliminated, and the subsequent arithmetic processing is also facilitated.

【0023】請求項16および17の発明は、前記請求
項1,10の発明を、実現するプログラムを記録した記
録媒体に関するものである。このような構成を有する請
求項16,17の発明によれば、本発明のパターン抽出
方法及び装置を、記録媒体を利用して広く提供すること
ができる。
The inventions of claims 16 and 17 relate to a recording medium on which a program for realizing the invention of claims 1 and 10 is recorded. According to the invention of claims 16 and 17 having such a configuration, the pattern extraction method and apparatus of the present invention can be widely provided using a recording medium.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に従っ
て具体的に説明する。なお、以下に示す実施の形態の各
機能は、所定のソフトウェアがコンピュータおよび周辺
機器を制御することで実現されるものであり、本明細書
では、各機能や各処理に対応する「……手段」などの仮
想的回路ブロックを想定して、発明および実施の形態を
説明している。このため、各ブロックに対して、これを
実現する各ハードウェア要素やソフトウェア要素は1対
1には対応しない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Each function of the embodiment described below is realized by predetermined software controlling a computer and peripheral devices. In this specification, “... means corresponding to each function and each process” The invention and the embodiments have been described assuming a virtual circuit block such as "." Therefore, for each block, each hardware element or software element that realizes this does not correspond one-to-one.

【0025】(1)実施の形態の構成 (1−1)パターン抽出装置の全体の構成…図1 本実施の形態のパターン抽出装置1は、典型的にはコン
ピュータのプログラムとして実現されるものであって、
ハードディスク、CD−ROMなどの記憶媒体上に記録
され、必要に応じてコンピュータのメモリ上にロードさ
れ、実行される。このパターン抽出装置1を実行するコ
ンピュータには、本装置にデータを入力するために、キ
ーボード、マウス、記憶装置あるいはネットワークから
のデータ読込手段などで構成される入力手段2と、本装
置による抽出結果を出力するディスプレイ、プリンタそ
の他の出力手段3が設けられている。
(1) Configuration of Embodiment (1-1) Overall Configuration of Pattern Extraction Apparatus FIG. 1 The pattern extraction apparatus 1 of this embodiment is typically realized as a computer program. So,
The program is recorded on a storage medium such as a hard disk or a CD-ROM, and loaded and executed on a memory of a computer as needed. A computer that executes the pattern extracting apparatus 1 includes an input unit 2 including a keyboard, a mouse, a storage device, or a data reading unit from a network, for inputting data to the apparatus. , A printer, and other output means 3 are provided.

【0026】本実施の形態のパターン抽出装置1は、第
1のパターンXが第2のパターンY中に存在するか否か
を判別し、存在する場合に第2のパターンY中から前記
第1のパターンXに対応する領域を抽出するものであっ
て、図1に示すように、次のような各部から構成されて
いる。
The pattern extracting apparatus 1 of the present embodiment determines whether or not the first pattern X exists in the second pattern Y. A region corresponding to the pattern X is extracted. As shown in FIG. 1, the region includes the following units.

【0027】(1) 第1のパターンXと第2のパターンY
上にそれぞれ特徴点を配置する特徴点設定部10。 (2) 前記特徴点設定部10で配置された特徴点毎にその
周囲のパターン情報から特徴量を抽出する特徴量抽出部
20。 (3) 第1のパターンXと第2のパターンYそれぞれの特
徴量を比較することにより、第1のパターンXの特徴点
と第2のパターンYの特徴点の類似度を求める類似度算
出部30。
(1) First pattern X and second pattern Y
A feature point setting unit 10 for arranging feature points on each of them; (2) A feature amount extraction unit 20 that extracts a feature amount from pattern information around each feature point arranged by the feature point setting unit 10. (3) A similarity calculation unit that calculates the similarity between the feature points of the first pattern X and the feature points of the second pattern Y by comparing the feature amounts of the first pattern X and the second pattern Y, respectively. 30.

【0028】(4) 特徴点間の類似度に基づいて第1のパ
ターンX上の特徴点が対応する可能性のある第2のパタ
ーンY上の複数の対応候補点kを求める対応候補点算出
部40。 (5) 前記類似度と、第1のパターンX上の任意の特徴点
iとそれを中心とする近傍特徴点uの間の距離ならびに
特徴点iの対応候補点kと前記特徴点iの近傍特徴点u
の対応候補点k’の間の距離とを用いて、各対応候補点
の対応度を繰り返し計算により求める対応度決定部5
0。 (6) 対応度の高い対応候補点kを抽出する対応点抽出部
60。
(4) Corresponding candidate point calculation for obtaining a plurality of corresponding candidate points k on the second pattern Y which may correspond to the feature points on the first pattern X based on the similarity between the characteristic points. Part 40. (5) The similarity, the distance between an arbitrary feature point i on the first pattern X and a nearby feature point u centered on the feature point i, the corresponding candidate point k of the feature point i, and the vicinity of the feature point i Feature point u
And a distance between the corresponding candidate points k ′, the corresponding degree determining unit 5 that repeatedly calculates the degree of correspondence of each corresponding candidate point
0. (6) A corresponding point extracting unit 60 for extracting a corresponding candidate point k having a high degree of correspondence.

【0029】(1−2)対応度決定部50…図2 前記対応度決定部50は、図2に示すように、次のよう
な各部分から構成されている。 (7) 各対応候補点kの対応度の初期値を決定する対応度
初期化部51。 (8) 第1のパターンX上の各特徴点iとその近傍特徴点
u間の距離とその各々の対応候補点k,k’間の第2の
パターンY上での距離とを求めて、第1のパターンXで
の特徴点i,u間の距離と第2のパターンYでの対応候
補点k,k’間の距離の一致の度合いを計算し、これを
第1のパターンX上の特徴点の各対応候補点kについ
て、対応度の重み付き和を演算し、対応候補点k毎の適
合度を求める適合度算出部52。 (9) 第1のパターンX上の特徴点iの対応候補点kが示
す第2のパターンY上での位置と、特徴点iの近傍特徴
点uの対応候補点k’が示す第2のパターンY上での位
置が等しいとき、所定量あるいは特徴点iのその対応候
補点kの適合度に応じた量だけ、近傍特徴点uの対応候
補点k’の適合度を抑制する近傍適合度抑制部53。 (10)適合度の大きさに応じて各対応候補点kの対応度の
値を更新する対応度更新部54。 (11)対応度の変化量が予め決められた閾値以上の場合
は、前記適合度算出部52と前記近傍適合度抑制部53
と前記対応度更新部54による処理を繰り返し行い、閾
値より小さくなると対応度の更新を終了する収束判定部
55。
(1-2) Correspondence Determining Unit 50 FIG. 2 As shown in FIG. 2, the correspondence degree deciding unit 50 is composed of the following parts. (7) A correspondence initializing unit 51 that determines an initial value of the correspondence of each corresponding candidate point k. (8) The distance between each feature point i on the first pattern X and its neighboring feature point u and the distance on the second pattern Y between the corresponding candidate points k and k ′ are obtained, The degree of coincidence between the distance between the feature points i and u in the first pattern X and the distance between the corresponding candidate points k and k ′ in the second pattern Y is calculated. A fitness calculating unit 52 that calculates a weighted sum of the degrees of correspondence for each of the corresponding candidate points k of the feature points and obtains a degree of fitness for each of the corresponding candidate points k. (9) The position on the second pattern Y indicated by the corresponding candidate point k of the feature point i on the first pattern X and the second position indicated by the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u of the feature point i When the positions on the pattern Y are equal to each other, the neighborhood suitability that suppresses the fitness of the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u by a predetermined amount or an amount corresponding to the fitness of the corresponding candidate point k of the feature point i. Suppressor 53. (10) The correspondence updating unit 54 that updates the value of the correspondence of each corresponding candidate point k according to the magnitude of the matching. (11) When the amount of change in the degree of correspondence is equal to or greater than a predetermined threshold, the degree-of-fit calculating section 52 and the neighborhood-degree matching suppressing section 53
And a convergence determining unit 55 that repeats the processing by the correspondence degree updating unit 54 and ends the update of the correspondence degree when the value becomes smaller than the threshold value.

【0030】(2)パターン抽出装置の作用 以下、本実施の形態のパターン抽出装置1の作用を説明
する。 (2−1)パターンの入力 本実施の形態のパターン抽出装置1によって、第1のパ
ターンXを第2のパターン中から抽出するに当たって
は、まず、前記入力手段2を使用して、検索パターンで
ある第1のパターンXと、検索処理を行う対象である第
2のパターンYとを入力する。この場合、各パターン
は、多数の画素から構成された画像データとして入力さ
れるもので、各画素には画像データの性質や機能に応じ
て種々の情報が保持されている。例えば、画素の色、濃
淡、明度、透明度、法線ベクトルなどである。
(2) Operation of Pattern Extraction Device The operation of the pattern extraction device 1 according to the present embodiment will be described below. (2-1) Input of Pattern In extracting the first pattern X from the second pattern by the pattern extraction device 1 of the present embodiment, first, the input unit 2 is used to search for a search pattern. A certain first pattern X and a second pattern Y to be searched are input. In this case, each pattern is input as image data composed of a large number of pixels, and each pixel holds various information according to the properties and functions of the image data. For example, the color, shading, brightness, transparency, normal vector, and the like of the pixel.

【0031】図3は、入力するパターンX,Yの一例を
示すもので、この例では、コンピュータの記憶手段から
読み出した第1の画像全体Gから、マウスなどを利用し
て楕円形をした特徴的な部分を含む一定の領域を指定し
て、これを第1のパターンXとする。もちろん、入力時
に領域を指定することなく、あらかじめ第1のパターン
Xそのものをファイルに記憶しておき、そのファイル名
を指定することにより、直接第1のパターンXを入力す
ることもできる。一方、ビデオカメラなどの画像入力装
置から直接読み込んだり、あるいは記憶手段から読み込
むことによって用意された画像全体Hの中から、前記第
1のパターンXの有無を検索する領域として第2のパタ
ーンYを指定する。この場合も、読み込んだ画像全体H
を第2のパターンYとすることも可能である。本実施の
形態では、以上のようにして入力された第1のパターン
Xに楕円形の領域Pが、第2のパターンYに前記領域P
を回転した形状の領域Qが含まれている。
FIG. 3 shows an example of the input patterns X and Y. In this example, an elliptical feature is formed by using a mouse or the like from the entire first image G read from the storage means of the computer. A certain area including a target portion is designated, and this is set as a first pattern X. Of course, the first pattern X itself can be stored in a file in advance without specifying an area at the time of input, and the first pattern X can be directly input by specifying the file name. On the other hand, from the whole image H prepared by directly reading from an image input device such as a video camera or by reading from a storage unit, the second pattern Y is used as a region for searching for the presence or absence of the first pattern X. specify. Also in this case, the whole read image H
Can be used as the second pattern Y. In the present embodiment, the first pattern X input as described above has an elliptical area P, and the second pattern Y has the area P
Includes a region Q having a shape rotated.

【0032】なお、画像全体G,Hの中から第1のパタ
ーンXと第2のパターンYのような部分的な領域を指定
する作業は、コンピュータのソフトウェアにより自動的
に行うことも可能である。例えば、各画像全体を座標系
や色相などの所定の基準に従って複数の領域に分割し、
それぞれの分割領域を第1のパターンXおよび第2のパ
ターンYに割り当て、各分割領域について順番に抽出処
理を行うことで、全画像中から類似のパターンを検出す
ることができる。
The operation of designating a partial area such as the first pattern X and the second pattern Y from the entire image G or H can be automatically performed by software of a computer. . For example, the entire image is divided into a plurality of regions according to a predetermined standard such as a coordinate system and a hue,
By assigning each divided area to the first pattern X and the second pattern Y, and performing the extraction process for each divided area in order, it is possible to detect a similar pattern from all the images.

【0033】(2−2)特徴点i,jの設定…図3,図
4 本実施の形態のパターン抽出装置1は、前記入力手段2
から入力された第1のパターンXおよび第2のパターン
Yに対して、複数の特徴点を設定する特徴点設定部10
を備えている。この特徴点設定部10は、第1のパター
ンXと第2のパターンYが画像などの2次元パターンの
場合、図4に示すように、画素数よりもかなり少ない密
度で互いにほぼ均等な間隔で特徴点を配置する。例え
ば、第1のパターンXについてはN個の特徴点(i=
1,…,N)を配置し、第2のパターンYについてはN
Y 個の特徴点(j=1,…,NY )を配置する。このと
き、特徴点iとjの各パターン上での位置ベクトルをそ
れぞれa(i) とb(j) と書くことにする。
(2-2) Setting of feature points i and j FIGS. 3 and 4 The pattern extraction device 1 of the present embodiment
Feature point setting unit 10 that sets a plurality of feature points for first pattern X and second pattern Y input from
It has. When the first pattern X and the second pattern Y are two-dimensional patterns such as images, as shown in FIG. 4, the feature point setting unit 10 has a density substantially smaller than the number of pixels and has a substantially equal interval from each other. Place feature points. For example, for the first pattern X, N feature points (i =
,..., N), and the second pattern Y is N
Y feature points (j = 1,..., N Y ) are arranged. At this time, the position vectors of the feature points i and j on each pattern are written as a (i) and b (j), respectively.

【0034】(2−3)特徴量の抽出 前記特徴点設定部10の後段には、特徴量抽出部20が
設けられている。この特徴量抽出部20は、各特徴点を
中心とする局所的なパターン情報に基づいて、1つ以上
の要素を持つ特徴量を抽出し、各特徴点毎に保持する。
例えば、第1のパターンX上の特徴点iの特徴量をJX
(i) 、第2のパターンY上の特徴点jの特徴量をJ
Y (j) とする。この特徴量は、各特徴点を中心とする近
傍の画素情報を用いて算出する。Rf は近傍の範囲を示
す円の半径である。図4のように近傍に位置する他の特
徴点(以下、近傍特徴点と呼ぶ)を含む程度の範囲から
特徴量を計算することもある。具体的な特徴量の与え方
は様々である。例えば、濃淡画像の場合、特徴点周辺画
素の濃淡値のヒストグラムをとり、その分布をいくつか
の区間に区切り、各区間内のカウント数を要素とするベ
クトルを特徴量(ベクトル)とする方法がある。また、
各特徴点を中心にGabor ウェーブレットなどの2次元フ
ィルタ処理を施し、その出力を特徴量とする方法など、
他の方法も採用できる。
(2-3) Extraction of Feature Amount The feature extraction unit 20 is provided at the subsequent stage of the feature point setting unit 10. The feature amount extracting unit 20 extracts a feature amount having one or more elements based on local pattern information centered on each feature point, and holds the feature amount for each feature point.
For example, the feature amount of the feature point i on the first pattern X is J X
(i) The feature amount of the feature point j on the second pattern Y is J
Let Y (j). This feature amount is calculated using pixel information in the vicinity of each feature point. R f is the radius of a circle indicating the vicinity range. As shown in FIG. 4, the feature amount may be calculated from a range that includes another feature point located nearby (hereinafter, referred to as a nearby feature point). There are various ways of giving specific feature amounts. For example, in the case of a grayscale image, a method of taking a histogram of grayscale values of pixels around a feature point, dividing the distribution into several sections, and using a vector having the count number in each section as an element as a feature amount (vector) is known. is there. Also,
A method of applying two-dimensional filter processing such as Gabor wavelet around each feature point and using the output as a feature amount,
Other methods can be employed.

【0035】(2−4)類似度の算出 前記特徴量抽出部20の後段には、類似度算出部30が
設けられている。この類似度算出部30は、第1のパタ
ーンXと第2のパターンYの各特徴点の特徴量を入力と
して、第1のパターンXと第2のパターンYの特徴点同
士の類似度を算出する。以下では、第1のパターンX上
の特徴点iと第2のパターンYの特徴点jとの類似度を
T(i,j) と表す。この類似度演算部30としては、例え
ば、Gabor ウェーブレットによるフィルタリングの結果
得られる係数ベクトルを特徴量とした場合、JX (i) と
Y (j) の類似度T(i,j) を
(2-4) Calculation of Similarity A similarity calculation unit 30 is provided downstream of the feature amount extraction unit 20. The similarity calculating unit 30 calculates the similarity between the feature points of the first pattern X and the second pattern Y using the feature amounts of the feature points of the first pattern X and the second pattern Y as input. I do. Hereinafter, the similarity between the feature point i on the first pattern X and the feature point j on the second pattern Y is represented as T (i, j). For example, assuming that a coefficient vector obtained as a result of filtering by the Gabor wavelet is a feature amount, the similarity calculating unit 30 calculates the similarity T (i, j) between J X (i) and J Y (j).

【数1】 とすることが可能である。(Equation 1) It is possible.

【0036】(2−5)対応候補点k,k’の算出 前記類似度算出部30の後段には、対応候補点算出部4
0が設けられている。この対応候補点算出部40は、前
記類似度算出部30で得られた類似度に基づいて、各特
徴点iに対して対応候補点k(k=1,…,M(i) )を
算出する。対応候補点kは、第1のパターンX上の各特
徴点iが対応する可能性の高い第2のパターンY上の特
徴点を示し、M(i) は特徴点iの対応候補点kの数を示
す。このとき、特徴点iのk番目の対応候補点kの第2
のパターンY上での位置ベクトルをp(i;k) と表すとp
(i;k) はb(j) のいずれかと等しいことになる。図5
は、第1のパターンX上のある特徴点iとその対応候補
点k(k=1,…,M(i) )の一例を示すものである。
このように第1のパターン上の各特徴点iのそれぞれ
に、複数の対応候補点kが存在する。
(2-5) Calculation of Corresponding Candidate Points k and k ′ In the subsequent stage of the similarity calculating section 30, a corresponding candidate point calculating section 4 is provided.
0 is provided. The corresponding candidate point calculating unit 40 calculates a corresponding candidate point k (k = 1,..., M (i)) for each feature point i based on the similarity obtained by the similarity calculating unit 30. I do. The corresponding candidate point k indicates a feature point on the second pattern Y that is likely to correspond to each feature point i on the first pattern X, and M (i) indicates the corresponding candidate point k of the feature point i. Indicates a number. At this time, the second of the k-th corresponding candidate point k of the feature point i
Is expressed as p (i; k) on the pattern Y,
(i; k) is equal to one of b (j). FIG.
Shows an example of a certain feature point i on the first pattern X and its corresponding candidate point k (k = 1,..., M (i)).
Thus, a plurality of corresponding candidate points k exist for each feature point i on the first pattern.

【0037】また、本実施の形態では、この対応候補点
算出部40は、次のような特徴を有している。すなわ
ち、2以上で第2のパターンYの特徴点数NY 以下の整
数を候補点上限数NC とし、類似度の閾値をTθとす
る。前記対応候補点算出部40において、類似度T(i,
j) はiを固定した際の類似度の値による降順ソーティ
ングが施されているとする。このとき、特徴点iの対応
候補点kとして類似度の大きな第2のパターンY上の特
徴点jから順に採用するが、次のいずれかの条件を満た
したとき、特徴点iの対応候補点kを設定する処理を止
める。その条件とは、 (a) 1つの特徴点の持つ対応候補点kの数がNC に達し
た。 (b) 類似度T(i,j) がTθ以下である。 (c) 1つの特徴点の持つ対応候補点kの数がNC に達し
た、または、類似度T(i,j) がTθ以下である。
In this embodiment, the corresponding candidate point calculating section 40 has the following features. That is, the number of feature points N Y following integers second pattern Y in more than a candidate point upper limit number N C, the threshold value of similarity and T theta. In the corresponding candidate point calculation unit 40, the similarity T (i,
In j), it is assumed that sorting in descending order based on the value of the similarity when i is fixed is performed. At this time, as the corresponding candidate point k of the feature point i, the feature point j on the second pattern Y having a large similarity is sequentially adopted. When any of the following conditions is satisfied, the corresponding candidate point of the feature point i is The process of setting k is stopped. The conditions are as follows: (a) The number of corresponding candidate points k of one feature point has reached N C. (b) The similarity T (i, j) is equal to or smaller than . (c) The number of corresponding candidate points k of one feature point has reached NC, or the similarity T (i, j) is equal to or smaller than .

【0038】の3つである。なお、本実施の形態では、
この3つの条件のいずれかを選択するようにしたが、ど
れか1つの条件のみを利用しても良い。この条件によれ
ば、図5の例では、特徴点iとの類似度が高く、閾値T
θを越えた対応候補点k=1,k=2,k=3が選択さ
れ、他の対応候補点は、抽出処理の対象から除外され
る。
There are three types. In the present embodiment,
Although one of these three conditions is selected, only one of the three conditions may be used. According to this condition, in the example of FIG. 5, the similarity with the feature point i is high, and the threshold T
Corresponding candidate points k = 1, k = 2, k = 3 exceeding θ are selected, and other corresponding candidate points are excluded from targets of the extraction processing.

【0039】(2−6)対応度の決定 前記対応候補点算出部40の後段には、対応度決定部5
0が設けられている。この対応度決定部50では、類似
度及び第1のパターンX上の各特徴点iとその近傍特徴
点u(u∈Ωi 、ただしΩi は特徴点iの近傍特徴点の
集合)との距離及び特徴点iと近傍特徴点uそれぞれの
対応候補点の間の距離に基づいて、各対応候補点kの対
応度w(i;k) を繰り返し計算により求める。すなわち、
特徴点iについての対応候補点kは複数個存在するが、
これらの対応候補点kのいずれかが真の対応点であるか
は、単に類似度のみでは決まらない。そこで、図6に示
すように、特徴点iと近傍特徴点uとの距離dxと、特徴
点iの各対応候補点kと特徴点iの近傍特徴点uの対応
候補点k’との距離dyを比較して、距離が近いものほど
対応度が高いものとする。
(2-6) Determination of Correspondence In the subsequent stage of the correspondence candidate point calculator 40, the correspondence determiner 5
0 is provided. In the correspondence degree determination unit 50, the similarity and each feature point i on the first pattern X and its nearby feature point u (u∈Ω i , where Ω i is a set of nearby feature points of the feature point i) Based on the distance and the distance between the corresponding candidate points of the feature point i and the neighboring feature point u, the degree of correspondence w (i; k) of each corresponding candidate point k is repeatedly calculated. That is,
Although there are a plurality of corresponding candidate points k for the feature point i,
Whether any of these corresponding candidate points k is a true corresponding point cannot be determined simply by the similarity. Therefore, as shown in FIG. 6, the distance dx between the feature point i and the nearby feature point u, and the distance between each corresponding candidate point k of the feature point i and the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u of the feature point i. By comparing dy, the closer the distance, the higher the degree of correspondence.

【0040】図7は、各特徴点i−1,i,i+1につ
いて、前記のようにして得られたそれぞれの各対応候補
点k(k=1,…,M(i) )の位置ベクトルp(i-1;k)
,p(i;k) ,p(i+1;k) と、各々の対応度w(i-1;k)
,w(i;k) ,w(i+1;k) との関係を示すものである。
この図7から明らかなように、各特徴点には、対応度の
大きさの異なる複数の対応候補点が対応付けられてい
る。対応度決定部50は、これら各対応候補点kの対応
度を求めるために設けられたもので、対応度初期化部5
1と適合度演算部52と近傍適合度抑制部53と対応度
更新部54と収束判定部55とを備えている。以下、こ
れらの各部について説明する。
FIG. 7 shows, for each feature point i-1, i, i + 1, the position vector p of each corresponding candidate point k (k = 1,..., M (i)) obtained as described above. (i-1; k)
, P (i; k), p (i + 1; k) and their corresponding degrees w (i-1; k)
, W (i; k) and w (i + 1; k).
As is apparent from FIG. 7, a plurality of correspondence candidate points having different degrees of correspondence are associated with each feature point. The correspondence degree determination unit 50 is provided for obtaining the correspondence degree of each of the correspondence candidate points k.
1, a fitness calculation unit 52, a neighborhood fitness suppression unit 53, a correspondence update unit 54, and a convergence determination unit 55. Hereinafter, each of these units will be described.

【0041】(2−6−1)対応度の初期化 対応度初期化部51は、類似度に基づいて、第1のパタ
ーンX上の特徴点iの対応候補点kの対応度w(i;k) の
初期値を与える。例えば、第1のパターンX上の特徴点
iのk番目の対応候補点が第2のパターンY上の特徴点
m(i;k) であるとき、特徴点iと対応候補点m(i;k) と
の類似度T(i,m(i;k))を用いて、例えば次のように対応
度w(i;k) の初期値を与えることができる。
(2-6-1) Initialization of Correspondence The correspondence initializing unit 51 calculates the correspondence w (i) of the correspondence candidate point k of the feature point i on the first pattern X based on the similarity. ; k). For example, when the k-th corresponding candidate point of the feature point i on the first pattern X is the feature point m (i; k) on the second pattern Y, the feature point i and the corresponding candidate point m (i; Using the similarity T (i, m (i; k)) with k), the initial value of the correspondence w (i; k) can be given as follows, for example.

【0042】[0042]

【数2】 さらに、(Equation 2) further,

【数3】 このようして得られた対応候補点kの対応度w(i;k) の
初期値は、その対応候補点kと特徴点iとの類似度T
(i,m(i;k))をそのまま利用することなく、類似度を代入
して得られた対応度w(i;k) を、各対応候補点kの対応
度w(i;k) の総計で除算したものである。
(Equation 3) The initial value of the degree of correspondence w (i; k) of the corresponding candidate point k thus obtained is the similarity T between the corresponding candidate point k and the feature point i.
Without using (i, m (i; k)) as it is, the correspondence w (i; k) obtained by substituting the similarity is used as the correspondence w (i; k) of each correspondence candidate point k. Of the total.

【0043】(2−6−2)適合度の演算 適合度演算部52は、第1のパターンX上の特徴点iと
その近傍特徴点u(u∈i)の距離|a(i) −a(u) |
と、特徴点iと近傍特徴点uのそれぞれの対応候補点
k,k’間の第2のパターンY上での距離|p(i;k) −
p(u;k')|との一致の度合いを計算し、これを特徴点i
の各対応候補点kに対して対応度w(i;k)とw(u;k')を
重みとする重み付き和を演算するして、適合度f(i;k)
を算出する。この適 b合度は、特徴点iの対応候補点k
が周囲の近傍特徴点uの対応候補点k’の位置と対応度
によりどのくらい支持されるかを示す。
(2-6-2) Calculation of Fitness The fitness calculating unit 52 calculates the distance | a (i) − between the feature point i on the first pattern X and its neighboring feature point u (u∈i). a (u) |
And the distance | p (i; k) − on the second pattern Y between the corresponding candidate points k and k ′ of the feature point i and the neighboring feature point u.
p (u; k ') | is calculated, and this is calculated as the feature point i
For each corresponding candidate point k, the weighted sum of the corresponding degrees w (i; k) and w (u; k ') is calculated, and the fitness f (i; k)
Is calculated. This suitable degree is determined by the corresponding candidate point k of the feature point i.
Indicates how much is supported by the position and degree of correspondence of the corresponding candidate point k ′ of the surrounding nearby feature point u.

【0044】図8は、第1のパターンX上の特徴点の対
応候補点の第2のパターンY上での位置の例を模式的に
表したものである。図中のpは第1のパターンX上の特
徴点iの対応候補点kの位置p(i;k) を示し、p’(k)
とp’’(k) は特徴点iの2つの近傍特徴点のk番目の
対応候補点の位置を示したものである。この図から判る
ように、特徴点iとその対応候補点kが実際に対応して
いるのであれば、特徴点iの近傍特徴点uの距離と、特
徴点iの対応候補点kと近傍特徴点uの対応候補点k’
の距離が等しくなるはずである。そこで、この適合度算
出部52では、第1のパターンX上における特徴点iと
その近傍特徴点uの距離と、第2のパターンY上におけ
る前記特徴点iの対応候補点kと近傍特徴点uの対応候
補点k’との距離とを比較することにより、前記特徴点
iとその対応候補点kとの適合度を決定する。
FIG. 8 schematically shows an example of the position on the second pattern Y of the corresponding candidate point of the feature point on the first pattern X. In the figure, p indicates the position p (i; k) of the corresponding candidate point k of the feature point i on the first pattern X, and p ′ (k)
And p ″ (k) indicate the position of the k-th corresponding candidate point of the two neighboring feature points of the feature point i. As can be seen from this figure, if the feature point i and the corresponding candidate point k actually correspond, the distance between the nearby feature point u of the feature point i, the corresponding candidate point k of the feature point i, and the nearby feature Corresponding candidate point k 'of point u
Should be equal. Therefore, the matching degree calculation unit 52 calculates the distance between the feature point i on the first pattern X and the nearby feature point u, the corresponding candidate point k of the feature point i on the second pattern Y, and the nearby feature point. By comparing the distance between u and the corresponding candidate point k ′, the degree of matching between the feature point i and the corresponding candidate point k is determined.

【0045】すなわち、適合度算出部52は、まず特徴
点iの対応候補点kの適合度f(i;k) をゼロで初期化し
た後、特徴点iのすべての近傍特徴点uのすべての対応
候補点k’に対して、次のように適合度を計算する。
That is, the fitness calculating unit 52 first initializes the fitness f (i; k) of the corresponding candidate point k of the feature point i to zero, and then initializes all the neighboring feature points u of the feature point i. Is calculated as follows for the corresponding candidate point k ′.

【0046】[0046]

【数4】 ここで、E(dX,dY) は第1のパターンX上の距離dXが第
2のパターンY上の距離dYがどの程度似ているかを表す
距離関数である。具体的には、例えば、
(Equation 4) Here, E (dX, dY) is a distance function indicating how similar the distance dX on the first pattern X is to the distance dY on the second pattern Y. Specifically, for example,

【数5】 ここで、(Equation 5) here,

【数6】 である。図9に幾つかのdXの場合の|dY−dX|とE(dX,
dY) の関係を示す。
(Equation 6) It is. FIG. 9 shows | dY−dX | and E (dX,
dY).

【0047】図10は、前記式4をフローチャートによ
って表現したもので、以下各ステップを説明する。 (ステップ110)特徴点iのある1つの対応候補点k
を選び、その適合度をゼロで初期化する。 (ステップ120)特徴点iの近傍特徴点uの1つを第
1の近傍特徴点uとしてを選び、その対応候補点k’の
1つを第1の対応候補点k’として選ぶ。 (ステップ130)前記特徴点iと第1の近傍特徴点u
の距離と、前記対応候補点kと第1の対応候補点k’の
距離との似ている度合いを前記距離関数を利用して計算
する。得られた距離関数の値を、近傍特徴点uとその第
1の対応候補点k’の対応度に乗じその値を初期化され
た特徴点iとその対応候補点kの適合度に加算する。
FIG. 10 is a flow chart of the above equation 4, and each step will be described below. (Step 110) One corresponding candidate point k having a feature point i
And initialize its fitness to zero. (Step 120) One of the neighboring feature points u of the feature point i is selected as a first neighboring feature point u, and one of the corresponding candidate points k ′ is selected as a first corresponding candidate point k ′. (Step 130) The feature point i and the first neighboring feature point u
, And the degree of similarity between the distance between the corresponding candidate point k and the first corresponding candidate point k ′ is calculated using the distance function. The obtained value of the distance function is multiplied by the degree of correspondence between the neighboring feature point u and the first corresponding candidate point k ′, and the value is added to the fitness of the initialized feature point i and the corresponding candidate point k. .

【0048】(ステップ140)新たな適合度が得られ
た後は、ステップ140に従ってステップ120に戻
り、第1の近傍特徴点uの第2の対応候補点k’を選択
し、前記ステップ130を繰り返す。この処理を第1の
近傍特徴点uのすべての対応候補点k’について行う
と、特徴点iの第1の近傍特徴点uのすべての対応候補
点k’に関する距離関数の値を加味した対応度が、対応
候補点kの適合度として加算される。更に、このステッ
プ120および130の処理を、第1の近傍特徴点uだ
けではなく、特徴点i周囲のすべての近傍特徴点uにつ
いて終了するまで行う。
(Step 140) After a new degree of conformity is obtained, the process returns to step 120 according to step 140, selects a second corresponding candidate point k 'of the first neighboring feature point u, and executes step 130. repeat. When this processing is performed for all the corresponding candidate points k ′ of the first neighboring feature point u, the correspondence taking into account the distance function values of all the corresponding candidate points k ′ of the first neighboring feature point u of the feature point i is taken into account. The degree is added as the matching degree of the corresponding candidate point k. Further, the processing of steps 120 and 130 is performed not only for the first neighboring feature point u, but also for all neighboring feature points u around the feature point i.

【0049】(ステップ150)前記ステップ140の
結果得られた適合度を、特徴点iの対応候補点kの対応
度に乗じたものを、特徴点iと対応候補点kの新たな適
合度として代入する。 (ステップ160)前記ステップ110から150の処
理を、特徴点iのすべての対応候補点kについて実施す
ることにより、特徴点iのすべての対応候補点kに関す
る適合度を得ることができる。この適合度は、特徴点i
と各対応候補点kとの類似度に加えて、特徴点iと近傍
特徴点u間の距離と、特徴点iの対応候補点kと近傍特
徴点uの対応候補点k’間の距離の類似の度合いが加味
されたものとなる。
(Step 150) A value obtained by multiplying the degree of matching obtained as a result of step 140 by the degree of matching of the corresponding candidate point k of the feature point i is defined as a new degree of matching between the feature point i and the corresponding candidate point k. substitute. (Step 160) By executing the processing of the steps 110 to 150 for all the corresponding candidate points k of the feature point i, it is possible to obtain the degree of conformity of all the corresponding candidate points k of the feature point i. This goodness-of-fit is determined by the feature point i
In addition to the similarity between the feature point i and each corresponding candidate point k, the distance between the feature point i and the nearby feature point u and the distance between the corresponding candidate point k of the feature point i and the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u The degree of similarity is added.

【0050】(2−6−3)近傍適合度の抑制…図11 近傍適合度抑制部53は、p(i;k) と同じ位置のp(u;
k')に対して、適合度f(i;k) に応じた分だけ適合度f
(u;k')を減ずる。すなわち、現実の画像では、特徴点i
の近傍特徴点uの対応候補点k’が、特徴点iの対応候
補点kと一致することはないので、例えば、次の式に従
って対応候補点k’の適合度を減ずる。
(2-6-3) Suppression of neighborhood suitability FIG. 11 The neighborhood suitability suppressing unit 53 sets p (u;) at the same position as p (i; k).
k ') with respect to the fitness f (i; k)
(u; k '). That is, in the real image, the feature point i
Since the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u does not match the corresponding candidate point k of the feature point i, the matching degree of the corresponding candidate point k ′ is reduced according to the following equation, for example.

【0051】[0051]

【数7】 ここで、H(x) は非負の関数である。(Equation 7) Here, H (x) is a non-negative function.

【0052】本実施の形態では、このH(f(i;k))を次の
ようにする。
In this embodiment, H (f (i; k)) is set as follows.

【0053】[0053]

【数8】 ここで、argmaxl_f(i;l) はiを固定のときf(i;l) が
最大になるl の値を意味し、βは正の数である。
(Equation 8) Here, argmaxl_f (i; l) means the value of l at which f (i; l) is maximized when i is fixed, and β is a positive number.

【0054】この適合度を抑制する処理では、第1のパ
ターンX上の特徴点iにおける最も適合度の高い対応候
補点kを求めておき、その対応候補点kについてはH(f
(i;k))を前記特徴点iと対応候補点kとの適合度に所定
の値βを乗じたものとし、特徴点iの他の対応候補点k
については、H(f(i;k))を0とする。このようにする
と、特徴点iの近傍特徴点uの対応候補点k’の中で、
特徴点iの最も適合度の大きな対応候補点kと一致した
ものの適合度が抑制され、その他の対応候補点kと一致
した対応候補点k’については適合度の抑制は行われな
い。その結果、たとえ特徴点iの近傍特徴点uの対応候
補点k’が特徴点iの対応候補点kと一致したとして
も、適合の可能性の低い対応候補点kによって、実際に
は適合している可能性のある近傍特徴点uとその対応候
補点k’の適合度が抑制される不都合がなくなる。
In the process of suppressing the degree of matching, the corresponding candidate point k having the highest degree of matching in the feature point i on the first pattern X is obtained, and H (f
(i; k)) is a value obtained by multiplying the degree of conformity between the feature point i and the corresponding candidate point k by a predetermined value β.
, H (f (i; k)) is set to 0. In this way, among the corresponding candidate points k ′ of the neighboring feature point u of the feature point i,
The matching degree of the feature point i that matches the corresponding candidate point k having the highest matching degree is suppressed, and the matching degree is not suppressed for the corresponding candidate points k ′ that match the other corresponding candidate points k. As a result, even if the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u of the feature point i matches the corresponding candidate point k of the feature point i, the matching candidate point k having a low possibility of matching actually matches. This eliminates the inconvenience of suppressing the degree of matching between the nearby feature point u that may be present and the corresponding candidate point k ′.

【0055】以下、この近傍特徴点uの適合度を抑制す
る処理を、図11に示すフローチャートの各ステップに
従って説明する。 (ステップ210)まず、第1のパターンX上にある特
徴点の対応候補点kを選ぶ。 (ステップ220)前記特徴点iの近傍特徴点uとその
対応候補点k’を選ぶ。 (ステップ230)もし、特徴点iの対応候補点kと、
特徴点iの近傍特徴点uの対応候補点k’との位置を比
較して、両者が一致する場合にはステップ240に、両
者が異なるときはステップ250に進む。
Hereinafter, the process of suppressing the degree of conformity of the nearby feature point u will be described with reference to each step of the flowchart shown in FIG. (Step 210) First, a corresponding candidate point k of a feature point on the first pattern X is selected. (Step 220) A nearby feature point u of the feature point i and a corresponding candidate point k ′ are selected. (Step 230) If the corresponding candidate point k of the feature point i is
The positions of the feature points i and the corresponding candidate points k ′ of the neighboring feature points u are compared, and if they match, the procedure proceeds to step 240, and if they are different, the procedure proceeds to step 250.

【0056】(ステップ240)対応候補点kと一致し
た対応候補点k’を持つ近傍特徴点uについて、その対
応候補点k’の適合度を、前記式7に従って抑制する。 (ステップ250)特徴点iの近傍特徴点uのすべての
対応候補点k’について同様な処理を繰り返す。更に、
特徴点iのすべての近傍特徴点uについても同様な処理
を繰り返す。 (ステップ260)前記のステップを第1のパターンX
上の特徴点iのすべての対応候補点kについて行い、更
にその後第1のパターンX上のすべての特徴点iについ
ても、同様な処理を繰り返す。
(Step 240) For a nearby feature point u having a corresponding candidate point k ′ that matches the corresponding candidate point k, the degree of conformity of the corresponding candidate point k ′ is suppressed according to the above equation (7). (Step 250) The same processing is repeated for all the corresponding candidate points k ′ of the neighboring feature point u of the feature point i. Furthermore,
The same processing is repeated for all the neighboring feature points u of the feature point i. (Step 260) The above steps are performed by using the first pattern X
The same process is repeated for all the corresponding candidate points k of the above feature point i, and thereafter, for all the feature points i on the first pattern X.

【0057】このように適応度の抑制を行うことによ
り、第1のパターンX上のすべての特徴点iとその近傍
特徴点uについて、その対応候補点kおよび対応候補点
k’が一致することを回避できる。また、近傍特徴点u
のすべての対応候補点k’の中に特徴点iの最も適合度
の高い対応候補点kと一致する対応候補点k’が含まれ
ている場合には、その対応候補点k’についてその適合
度を抑制するようにしたので、適合度の高い対応候補点
kのより高くすることができ、適合度の低い他の対応候
補点kとの明確な差別化を行うことができる。
By suppressing the fitness as described above, the corresponding candidate point k and the corresponding candidate point k ′ of all the feature points i on the first pattern X and the neighboring feature points u are matched. Can be avoided. Also, the nearby feature point u
Includes a corresponding candidate point k ′ that matches the highest-matching corresponding candidate point k of the feature point i, the corresponding candidate point k ′ Since the degree of suppression is suppressed, the corresponding candidate point k having a high degree of matching can be made higher, and clear differentiation from other corresponding candidate points k having a low degree of matching can be performed.

【0058】(2−6−4)対応度の更新 前記のようにして近傍特徴点uの対応候補点k’の適合
度を抑制する処理をすべての特徴点iについて行った後
は、前記対応度更新部54によって、得られた適合度の
大きさに応じて各対応候補点の対応度の値を更新する。
図12のフローチャートに示すように、特徴点iの対応
候補点kを選択し、
(2-6-4) Updating of the degree of correspondence After the processing for suppressing the degree of conformity of the candidate point k ′ for the correspondence of the neighboring feature point u has been performed for all the feature points i as described above, The degree updating unit 54 updates the value of the degree of correspondence of each corresponding candidate point according to the magnitude of the obtained degree of matching.
As shown in the flowchart of FIG. 12, the corresponding candidate point k of the feature point i is selected,

【数9】 とし、古い対応度を保存し、次式により対応度を更新す
る。
(Equation 9) Then, the old correspondence is stored, and the correspondence is updated by the following equation.

【0059】[0059]

【数10】 ここで、F(x) は適合度f(i;k) の大きさに応じて対応
度w(i;k) を更新するための関数である。本実施の形態
では、このF(f(i;k))を次のようにする。なお、次式の
中で、γは正の数である。
(Equation 10) Here, F (x) is a function for updating the correspondence w (i; k) according to the magnitude of the fitness f (i; k). In the present embodiment, F (f (i; k)) is set as follows. In the following equation, γ is a positive number.

【0060】[0060]

【数11】 この式11から分かるように、本実施の形態では、前記
適合度の抑制の場合と同様に、第1のパターンX上の特
徴点iにおける適合度の最も大きな対応候補点kについ
て、その適合度に応じた量だけ対応度を更新する。
[Equation 11] As can be seen from Expression 11, in the present embodiment, as in the case of the suppression of the fitness, the matching candidate k having the greatest fitness at the feature point i on the first pattern X The degree of correspondence is updated by an amount corresponding to.

【0061】また、すべての特徴点iについて前記10
式により対応度を更新を行った後は、各特徴点iについ
て得られた対応度w(i;k) を比較のために規格化する。
例えば、対応度更新部54において、前記対応度初期化
部51における規格化の場合と同様に、対応度更新部5
4において対応度w(i;k) の更新をすべての特徴点iと
対応候補点kに関して行った後で、前記式3と同じ処理
を行う。あるいは、対応度の最大限界値Wmax と最小限
界値Wmin を予め決めておき、
For all the feature points i, the above 10
After the correspondence is updated by the equation, the correspondence w (i; k) obtained for each feature point i is normalized for comparison.
For example, in the correspondence updating unit 54, as in the case of the normalization in the correspondence initializing unit 51, the correspondence updating unit 5
In step 4, after updating the degree of correspondence w (i; k) for all feature points i and corresponding candidate points k, the same processing as in the above equation 3 is performed. Alternatively, the maximum limit value W max and the minimum limit value W min of the degree of correspondence are determined in advance,

【数12】 とする方法もある。(Equation 12) There is also a method.

【0062】(2−6−5)収束の判定 前記のようにして、すべての特徴点iとその対応候補点
kについて対応度の更新を行うが、ここで得られた対応
度は、各特徴点iとその対応候補点kの適合度を、各特
徴点iの近傍特徴点uの対応候補点k’の適合度を考慮
して変化させることにより得られる。そのため、ある特
徴点iについて適合度が決定されていても、次の特徴点
iについてその対応候補点kの適合度を決定する場合
に、すでに決定されている最初の特徴点iとその対応候
補点kの適合度が変化する可能性がある。その理由は、
最初の特徴点iは、次の特徴点iからみると近傍特徴点
uであるからである。
(2-6-5) Judgment of Convergence As described above, the degree of correspondence is updated for all the feature points i and the corresponding candidate points k. It is obtained by changing the degree of matching between the point i and the corresponding candidate point k in consideration of the degree of matching of the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u of each feature point i. Therefore, even if the degree of matching is determined for a certain feature point i, when determining the degree of matching of the corresponding candidate point k for the next feature point i, the already determined first feature point i and its corresponding candidate The fitness of point k may change. The reason is,
This is because the first feature point i is a neighboring feature point u when viewed from the next feature point i.

【0063】従って、このように変化する可能性のある
適合度を基礎に得られた各特徴点iとその対応候補点k
の対応度も、すべての特徴点iについて対応度の計算を
終了した時点では当初の計算値と変化している可能性が
あり、この変化量が大きい場合には再度計算し直す必要
がある。そこで、本実施の形態では、この更新作業を何
度か繰り返すことにより、各特徴点iとその対応候補点
kの対応度がある程度以上変化しない状態に達した時
に、各特徴点iとその対応候補点kの最終的な対応度を
決定する。
Therefore, each feature point i and its corresponding candidate point k obtained on the basis of the fitness that may change in this way
May have changed from the originally calculated value at the time when the calculation of the degree of correspondence has been completed for all the feature points i. If the amount of change is large, it is necessary to calculate again. Therefore, in the present embodiment, by repeating this updating operation several times, when the degree of correspondence between each feature point i and its corresponding candidate point k reaches a state where it does not change to a certain degree or more, each feature point i and its corresponding The final correspondence of the candidate point k is determined.

【0064】この処理を行うため、本実施の形態の収束
判定部55では、すべての対応度の変化量を求め、これ
が予め決められた閾値以上の場合は前記適合度算出部5
2へ処理を戻し、閾値より小さい場合は前記対応点抽出
部60へ処理を進める。すなわち、収束判定部55は、
前記対応度更新部54において全ての対応度を更新した
後、古い対応度と新しい対応度との変化の総和を次式の
ように求め、
In order to perform this processing, the convergence determining unit 55 of the present embodiment calculates the change amounts of all the degrees of correspondence.
Then, the process returns to step S2. That is, the convergence determination unit 55
After updating all the degrees of correspondence in the degree-of-correspondence updating unit 54, the sum of changes between the old degree of correspondence and the new degree of correspondence is calculated as in the following equation:

【数13】 Er が予め決められた値以下になるまで、対応度の更新
を繰り返す。
(Equation 13) Updating of the degree of correspondence is repeated until Er becomes equal to or less than a predetermined value.

【0065】前記の対応度更新部54における対応度の
更新および収束の判定処理は、図12のフローチャート
に従って実行される。 (ステップ310)第1のパターンX上の特徴点iとそ
の対応候補点kを選択する。 (ステップ320)後の収束判定処理(ステップ35
0)で利用するために、古い対応度wold (i;k) を保存
する。 (ステップ330)適合度f(i;k) の大きさに応じて対
応度w(i;k) を更新するための関数F(f(i;k))を利用し
て、対応度w(i;k) を更新する。
The processing of updating the degree of correspondence and determining the convergence in the degree-of-correspondence updating section 54 is executed according to the flowchart of FIG. (Step 310) A feature point i on the first pattern X and its corresponding candidate point k are selected. (Step 320) Convergence determination processing after (step 35)
The old correspondence degree w old (i; k) is stored for use in 0). (Step 330) Using the function F (f (i; k)) for updating the degree of correspondence w (i; k) according to the magnitude of the degree of conformity f (i; k), the degree of correspondence w ( i; k) is updated.

【0066】(ステップ340)第1のパターンX上の
特徴点iのすべての対応候補点kについて前記の処理を
繰り返し、それが終了したら、他の特徴点iのすべての
対応候補点kについて前記の処理を繰り返す。 (ステップ350)各特徴点iについて、新たな対応度
が得られた後は、ステップ320で保存されていた古い
対応度と新たに得られた対応度の変化の総和Er を計算
し、この変化の総和Er が一定値以下になった場合に
は、次の対応点の抽出処理へ進む。一方、変化の総和E
r が一定値以下にならない場合には、図10に示すステ
ップ110に戻り、すべての特徴点iに対して改めて適
合度およびそれに基づく対応度の計算を行う。この場
合、ステップ120や150に示すように、新たな対応
度の決定に当たっては、前記図10,40,50の処理
に従って得られてた対応度が使用されるので、この作業
を繰り返すことにより、各特徴点iの対応候補点kとの
適合度は最終的には一定の範囲に収束することになる。
(Step 340) The above processing is repeated for all the corresponding candidate points k of the feature point i on the first pattern X, and when this is completed, the above-mentioned processing is performed for all the corresponding candidate points k of the other feature point i. Is repeated. (Step 350) For each feature point i, after a new correspondence is obtained, the sum Er of the old correspondence saved in step 320 and the newly obtained correspondence is calculated, and this change Er is calculated. If the total sum Er becomes equal to or less than a certain value, the process proceeds to the next corresponding point extraction process. On the other hand, the sum of changes E
If r does not fall below the certain value, the process returns to step 110 shown in FIG. 10, and the relevance and the corresponding degree based on it are calculated again for all the feature points i. In this case, as shown in steps 120 and 150, when determining a new correspondence, the correspondence obtained according to the processing of FIGS. 10, 40, and 50 is used. The fitness of each feature point i with the corresponding candidate point k eventually converges to a certain range.

【0067】(2−7)対応点の抽出 前記のようにして、各特徴点iの対応候補点kとの対応
度が一定値に収束した後は、対応度の高い対応候補点だ
けを抽出し、ディスプレイなどの出力手段3に表示す
る。すなわち、対応点抽出部60においては、パターン
X上の各特徴点におけるパターンY上の対応点を、例え
ば、次のような方法により抽出する。まず、第1の方法
として、パターンX上の各特徴点の対応候補点の中で、
対応度があらかじめ決められた閾値を越えているものが
存在した場合には、その特徴点をパターンX上に表示
し、その閾値を越えた対応候補点中で最も高い対応度を
持つものをその特徴点の対応点とし、パターンY上に表
示する。第2の方法は、第1の方法において閾値を越え
た対応候補点すべてを対応点として、パターンY上に表
示する。表示の際に、対応度の値に応じて表示の輝度な
どを変化させれば、対応がどの程度の強さであるかを表
示することができる。
(2-7) Extraction of Corresponding Points As described above, after the degree of correspondence between each feature point i and the corresponding candidate point k converges to a constant value, only the corresponding candidate points having a high degree of correspondence are extracted. Then, it is displayed on the output means 3 such as a display. That is, the corresponding point extracting unit 60 extracts corresponding points on the pattern Y at each feature point on the pattern X by, for example, the following method. First, as a first method, among corresponding candidate points of each feature point on the pattern X,
If there is one whose correspondence exceeds a predetermined threshold, the feature point is displayed on the pattern X, and the one having the highest correspondence among the correspondence candidate points exceeding the threshold is displayed. The corresponding points of the feature points are displayed on the pattern Y. In the second method, all the corresponding candidate points exceeding the threshold value in the first method are displayed on the pattern Y as corresponding points. At the time of display, if the display brightness or the like is changed according to the value of the degree of correspondence, it is possible to display how strong the correspondence is.

【0068】(3)実施の形態の効果 以上のような構成を有する本実施の形態においては、第
1のパターンXのある特徴点iやその近傍特徴点uに対
応する対応候補点k,k’の対応度を各点間の距離を加
味して補正するものであり、前記の対応候補点kやk’
が第2のパターンYの何処にあっても、抽出することが
できる。また、特徴点iと近傍特徴点uとの距離とこれ
らの対応候補点k,k’の距離とが完全に一致する必要
もないため、第1のパターンXに完全に一致する領域は
もちろんのこと、ある程度似ている領域も抽出が可能で
ある。また、すべての画素について特徴量の比較を行う
ことなく、所定数の特徴点iとその周囲に位置する複数
の近傍特徴点uについてのみ適合度や対応度の計算を行
うので、計算量が少なくて済み、抽出処理を高速に実行
できる。
(3) Effects of Embodiment In the present embodiment having the above configuration, corresponding candidate points k and k corresponding to a certain feature point i of the first pattern X and its nearby feature point u. Is corrected in consideration of the distance between the points, and the correspondence candidate points k and k ′ are corrected.
Can be extracted anywhere in the second pattern Y. Further, since it is not necessary that the distance between the feature point i and the neighboring feature point u and the distance between the corresponding candidate points k and k ′ completely match, not only the area that completely matches the first pattern X is used. That is, it is also possible to extract regions that are similar to some extent. Also, since the calculation of the degree of conformity and the degree of correspondence is performed only for a predetermined number of feature points i and a plurality of neighboring feature points u located around the feature points i without performing the comparison of the feature amounts for all the pixels, the calculation amount is small. And the extraction process can be executed at high speed.

【0069】(4)他の実施の形態 本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではな
く、各パターン上における特徴点iの数や、特徴点iの
周囲から選択する近傍特徴点uの数などは自由に設定で
きる。また、特徴点iとその対応候補点kとの対応度を
類似度によって決定したが、この類似度の決定の手法も
前記のもの以外に、比較対象となる画像データの特性に
合わせて適宜選定できる。さらに、対応度の初期値や更
新する対応度の規格化も他の方法を採用することが可能
である。
(4) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes the number of feature points i on each pattern, and neighboring feature points selected from around the feature point i. The number of u can be freely set. In addition, the degree of correspondence between the feature point i and the corresponding candidate point k is determined based on the similarity. The method of determining the similarity is also appropriately selected according to the characteristics of the image data to be compared. it can. Furthermore, other methods can also be used to standardize the initial value of the degree of correspondence or the degree of correspondence to be updated.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上の通り、本発明は、パターン上に配
置した複数の特徴点が持つ局所的なパターンの特徴量の
類似度に基づいて、2つのパターン間の照合を行うもの
であるから、パターンの平行移動、回転、歪みに対して
も不変な照合を可能にし、さらに部分的に一致する領域
の抽出も可能としたパターン抽出方法および装置、これ
らを実現するプログラムを記録した媒体を提供すること
ができる。
As described above, according to the present invention, the comparison between two patterns is performed based on the similarity of the feature amounts of local patterns possessed by a plurality of feature points arranged on the pattern. , A pattern extraction method and apparatus that enables invariant matching even with respect to translation, rotation, and distortion of a pattern, and also enables extraction of a partially coincident region, and a medium recording a program that realizes these. can do.

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

【図1】本発明のパターン抽出装置の実施の形態を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pattern extraction device according to the present invention.

【図2】対応度決定部50の一例を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a correspondence degree determination unit 50.

【図3】入力手段から入力する第1のパターンXと第2
のパターンYの一例を示す図である。
FIG. 3 shows a first pattern X and a second pattern X input from an input unit.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a pattern Y.

【図4】特徴点の配置と特徴量の抽出範囲の一例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an arrangement of feature points and an extraction range of a feature amount.

【図5】ある特徴点iに対する複数の対応候補点kの例
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a plurality of correspondence candidate points k for a certain feature point i.

【図6】ある特徴点iとその対応候補点k距離と、前記
特徴点iの近傍特徴点uの複数の対応候補点k’の距離
の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a distance between a certain feature point i and its corresponding candidate point k, and the distance between a plurality of corresponding candidate points k ′ of a nearby feature point u of the feature point i.

【図7】ある特徴点iの対応候補点kの1つと、近傍特
徴点uの複数の対応候補点k’の位置を第2のパターン
Y上で表した模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing positions of one of the corresponding candidate points k of a certain feature point i and a plurality of corresponding candidate points k ′ of a nearby feature point u on a second pattern Y.

【図8】第1のパターンXと第2のパターンYの特徴点
iの配置と、各特徴点iのもつ対応候補点kとの対応度
を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an arrangement of feature points i of a first pattern X and a second pattern Y, and a degree of correspondence between corresponding feature points k of each feature point i.

【図9】適合度算出部52における距離関数E(dX,dY)
の具体的な例を示すグラフである。
FIG. 9 shows a distance function E (dX, dY) in the fitness calculating section 52.
5 is a graph showing a specific example of (1).

【図10】適合度演算部52の処理の一例を示す流れ図
である。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processing of a fitness calculating unit 52;

【図11】近傍適合度抑制部53の処理の一例を示す流
れ図である。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a process of a neighborhood suitability suppressing unit 53;

【図12】対応度更新部54および収束判定部55の処
理の一例を示す流れ図である。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of processing of a correspondence updating unit and a convergence determining unit 55;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…特徴点設定部 20…特徴量抽出部 30…類似度算出部 40…対応候補点算出部 50…対応度決定部 51…対応度初期化部 52…適合度演算部 53…近傍適合度抑制部 54…対応度更新部 55…収束判定部 60…対応点抽出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Feature point setting part 20 ... Feature amount extraction part 30 ... Similarity calculation part 40 ... Correspondence candidate point calculation part 50 ... Correspondence determination part 51 ... Correspondence initialization part 52 ... Conformity calculation part 53 ... Neighborhood conformity suppression Unit 54 ... correspondence updating unit 55 ... convergence determining unit 60 ... corresponding point extracting unit

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のパターンXが第2のパターン中に
存在するか否かを判別し、存在する場合に第2のパター
ン中から前記第1のパターンに対応する領域を抽出する
パターン抽出方法において、 前記第1のパターンXと第2のパターンY上にそれぞれ
特徴点を配置し、 前記第2のパターンYに配置した特徴点の中から、第1
のパターンX上の特徴点が対応する可能性のある複数の
対応候補点kを求め、 第1のパターンX上の任意の特徴点iとそれを中心とす
る近傍特徴点uの間の距離と、特徴点iの対応候補点k
と前記近傍特徴点uの対応候補点k’の間の距離を用い
て、各対応候補点の対応度を求めることを特徴とするパ
ターン抽出方法。
1. A pattern extraction method for determining whether a first pattern X exists in a second pattern, and extracting an area corresponding to the first pattern from the second pattern when present. In the method, a feature point is arranged on each of the first pattern X and the second pattern Y, and a first feature point is selected from the feature points arranged in the second pattern Y.
A plurality of corresponding candidate points k which may correspond to the feature points on the pattern X of the first pattern X are obtained, and the distance between an arbitrary feature point i on the first pattern X and the neighboring feature point u centered on the feature point i Candidate point k for feature point i
A pattern extraction method, wherein a degree of correspondence of each corresponding candidate point is obtained by using a distance between the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u.
【請求項2】 前記対応候補点kを求めるに当たり、 前記第1のパターンX及び第2のパターンY上の各特徴
点毎に、その周囲の情報から特徴量を抽出し、前記第1
のパターンXと第2のパターンYそれぞれの特徴量を比
較して類似度を決定し、 前記類似度と前記距離とから前記対応度を求めることを
特徴とする請求項1記載のパターン抽出方法。
2. Finding the correspondence candidate point k, for each feature point on the first pattern X and the second pattern Y, extracting a feature amount from information around the feature point;
2. The pattern extraction method according to claim 1, wherein the similarity is determined by comparing the feature amounts of the pattern X and the second pattern Y, and the correspondence is obtained from the similarity and the distance.
【請求項3】 前記対応候補点kを求めるに当たり、 予め決定した所定の数を越えないという条件、 予め決めた類似度の閾値以上の類似度を持つ特徴点を対
応候補点kとするという条件、 前記2つの条件のいずれかが先に満たされたとき特徴点
iの対応候補点kはそれ以上増やさないという条件、の
いずれか1つを条件とするか、またはいずれかの条件を
選択できることを特徴とする請求項2記載のパターン抽
出方法。
3. A condition that, when obtaining the corresponding candidate point k, the predetermined number does not exceed a predetermined number, and a condition that a feature point having a similarity greater than or equal to a predetermined similarity threshold is set as the corresponding candidate point k. A condition that the corresponding candidate point k of the feature point i is not further increased when any of the two conditions is satisfied first, or that any one of the conditions can be selected. 3. The pattern extraction method according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記対応候補点kの対応度を求めるに当
たり、 前記各対応候補点kの対応度の初期値を決定し、 第1のパターンX上の各特徴点とその近傍特徴点間の距
離と、その各々の対応候補点間の第2のパターンY上で
の距離とを求めて、第1のパターンXでの特徴点間距離
と第2のパターンYでの対応候補点間距離の一致の度合
いを計算し、 これを第1のパターンX上の特徴点の各対応候補点kに
ついて、対応度の重み付き和を演算し、対応候補点k毎
の適合度を求めることを特徴とする請求項1または請求
項2記載のパターン抽出方法。
4. When determining the degree of correspondence of the corresponding candidate point k, an initial value of the degree of correspondence of each of the corresponding candidate points k is determined. The distance and the distance between the corresponding candidate points on the second pattern Y are obtained, and the distance between the feature points in the first pattern X and the distance between the corresponding candidate points in the second pattern Y are calculated. Calculating a degree of coincidence, calculating a weighted sum of the degrees of correspondence for each of the corresponding candidate points k of the feature points on the first pattern X, and finding a degree of fitness for each corresponding candidate point k. 3. The pattern extraction method according to claim 1, wherein the pattern is extracted.
【請求項5】 前記対応候補点kの対応度を求めるに当
たり、 第1のパターンX上の特徴点iの対応候補点kが示す第
2のパターンY上での位置と、特徴点iの近傍特徴点u
の対応候補点k’が示す第2のパターンY上での位置が
等しいとき、近傍特徴点uの対応候補点k’の適合度を
抑制することを特徴とする請求項2または請求項4記載
のパターン抽出方法。
5. When determining the degree of correspondence of the corresponding candidate point k, the position of the feature point i on the first pattern X on the second pattern Y indicated by the corresponding candidate point k and the vicinity of the feature point i Feature point u
The matching degree of the corresponding candidate point k 'of the neighboring feature point u is suppressed when the positions on the second pattern Y indicated by the corresponding candidate points k' are equal to each other. Pattern extraction method.
【請求項6】 前記対応候補点kの対応度を求めるに当
たり、 適合度の大きさに応じて各対応候補点kの対応度の値を
更新し、対応度の変化量が予め決められた閾値以上の場
合は、前記適合度の算出と前記近傍特徴点の適合度の抑
制と前記対応度の更新を繰り返し行い、閾値より小さく
なると対応度の更新を終了することを特徴とする請求項
4または請求項5記載のパターン抽出方法。
6. When determining the degree of correspondence of the corresponding candidate point k, the value of the degree of correspondence of each corresponding candidate point k is updated in accordance with the magnitude of the degree of matching, and the amount of change in the degree of correspondence is determined by a predetermined threshold. In the above case, the calculation of the degree of matching, the suppression of the degree of matching of the neighboring feature points, and the updating of the degree of correspondence are repeatedly performed, and the updating of the degree of correspondence is terminated when the degree of matching becomes smaller than a threshold. The pattern extraction method according to claim 5.
【請求項7】 前記対応候補点kの対応度を求めるに当
たり、 第1のパターンX上の特徴点iにおける適合度が最も高
い対応候補点kを求めておき、それと同じ点が特徴点i
の近傍特徴点uの対応候補点k’に含まれているとき、
近傍特徴点uのその対応候補点k’の適合度を抑制する
ことを特徴とする請求項4、請求項5または請求項6記
載のパターン抽出方法。
7. In determining the degree of correspondence of the corresponding candidate point k, a corresponding candidate point k having the highest degree of matching at the feature point i on the first pattern X is determined, and the same point as the feature point i is determined.
Is included in the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u,
7. The pattern extraction method according to claim 4, wherein the matching degree of the corresponding candidate point k 'of the neighboring feature point u is suppressed.
【請求項8】 前記対応候補点kの対応度を求めるに当
たり、 第1のパターンX上の特徴点iにおける適合度が最も高
い対応候補点kについて、所定量だけ対応度を更新する
ことを特徴とする請求項4、請求項5、請求項6または
請求項7記載のパターン抽出方法。
8. A method for determining the degree of correspondence of the corresponding candidate point k, wherein the degree of correspondence is updated by a predetermined amount with respect to the corresponding candidate point k having the highest fitness at the feature point i on the first pattern X. The pattern extraction method according to claim 4, 5, 6, or 7, wherein
【請求項9】 前記対応度の初期化または前記対応度の
更新を行うに当たり、 任意の対応度がある範囲に収まるように規格化を行う処
理を加えることを特徴とする請求項4、請求項6または
請求項8記載のパターン抽出方法。
9. The method according to claim 4, wherein, when the correspondence is initialized or the correspondence is updated, a normalization process is performed so that an arbitrary correspondence falls within a certain range. The pattern extracting method according to claim 6 or claim 8.
【請求項10】 第1のパターンXが第2のパターン中
に存在するか否かを判別し、存在する場合に第2のパタ
ーン中から前記第1のパターンに対応する領域を抽出す
るパターン抽出装置において、 前記第1のパターンXと第2のパターンY上にそれぞれ
特徴点を配置する特徴点設定部と、 前記特徴点設定部で配置された特徴点毎にその周囲のパ
ターン情報から特徴量を抽出する特徴量抽出部と、 第1のパターンXと第2のパターンYそれぞれの特徴量
を比較することにより第1のパターンXの特徴点と第2
のパターンYの特徴点の類似度を求める類似度算出部
と、 特徴点間の類似度に基づいて第1のパターンX上の特徴
点が対応する可能性のある第2のパターンY上の複数の
対応候補点kを求める対応候補点算出部と、 前記類似度と、第1のパターンX上の任意の特徴点iと
それを中心とする近傍特徴点uの間の距離ならびに特徴
点iの対応候補点kと前記特徴点iの近傍特徴点uの対
応候補点k’の間の距離とを用いて、各対応候補点kの
対応度を繰り返し計算により求める対応度決定部と、 対応度の高い対応候補点kを抽出する対応点抽出部とを
有することを特徴とするパターン抽出装置。
10. A pattern extraction for determining whether or not a first pattern X exists in a second pattern, and extracting an area corresponding to the first pattern from the second pattern when present. In the apparatus, a feature point setting unit for arranging feature points on the first pattern X and the second pattern Y, respectively, for each feature point arranged by the feature point setting unit, a feature amount is obtained from pattern information around the feature point. And a feature amount extraction unit that extracts the feature points of the first pattern X and the second pattern Y by comparing the feature amounts of the first pattern X and the second pattern Y.
A similarity calculation unit that calculates the similarity of the feature points of the pattern Y, and a plurality of features on the second pattern Y that may correspond to feature points on the first pattern X based on the similarity between the feature points. A corresponding candidate point calculating unit for obtaining a corresponding candidate point k, a distance between an arbitrary feature point i on the first pattern X and a nearby feature point u centered on the similarity, A correspondence determining unit for repeatedly calculating the correspondence of each corresponding candidate point k using the distance between the correspondence candidate point k and the correspondence candidate point k ′ of the neighboring feature point u of the feature point i; And a corresponding point extracting unit for extracting a corresponding candidate point k having a high value.
【請求項11】 前記対応候補点算出部が、 第1のパターンX上の任意の特徴点iに対して、その点
との類似度が大きい第2のパターンY上の特徴点jを大
きい順に対応候補点kとする際に、 候補点の上限数が所定の数を越えないという条件、 予め決めた類似度の閾値以上の類似度を持つ特徴点を対
応候補点kとする条件、 それら2つの条件のいずれか
が先に満たされたとき特徴点iの対応候補点kはそれ以
上増やさないという条件、の条件のいずれかを選択でき
るものであることを特徴とする請求項10記載のパター
ン抽出装置。
11. The correspondence candidate point calculation unit, for an arbitrary feature point i on the first pattern X, sorts feature points j on the second pattern Y having a large degree of similarity with that point in descending order. A condition that the upper limit number of candidate points does not exceed a predetermined number when setting a corresponding candidate point k; a condition that a feature point having a similarity greater than or equal to a predetermined similarity threshold is set as a corresponding candidate point k; 11. The pattern according to claim 10, wherein when any one of the two conditions is satisfied first, the condition that the corresponding candidate point k of the feature point i does not increase any more can be selected. Extraction device.
【請求項12】 前記対応度決定部が、 各対応候補点kの対応度の初期値を決定する対応度初期
化部と、 第1のパターンX上の各特徴点iとその近傍特徴点u間
の距離とその各々の対応候補点k,k’間の第2のパタ
ーンY上での距離とを求めて、第1のパターンXでの特
徴点間距離と第2のパターンYでの対応候補点間距離の
一致の度合いを計算し、これを第1のパターンX上の特
徴点の各対応候補点kについて、対応度の重み付き和を
演算し、対応候補点k毎の適合度を求める適合度算出部
と、 第1のパターンX上の特徴点iの対応候補点kが示す第
2のパターンY上での位置と、特徴点iの近傍特徴点u
の対応候補点k’が示す第2のパターンY上での位置が
等しいとき、特徴点iのその対応候補点kの適合度に応
じて近傍特徴点uの対応候補点k’の適合度を抑制する
近傍適合度抑制部と、 適合度の大きさに応じて各対応候補点kの対応度の値を
更新する対応度更新部と、 対応度の変化量が予め決められた閾値以上の場合は、前
記適合度算出部と前記近傍適合度抑制部と前記対応度更
新部による処理を繰り返し行い、閾値より小さくなると
対応度の更新を終了する収束判定部と、を有することを
特徴とする請求項10または請求項11記載のパターン
抽出装置。
12. A correspondence initializing unit for determining an initial value of the correspondence of each correspondence candidate point k, each feature point i on the first pattern X and its neighboring feature point u The distance between the feature points in the second pattern Y and the distance between the feature points in the first pattern X are determined by calculating the distance between the corresponding candidate points k and k ′ on the second pattern Y. The degree of matching of the candidate point distances is calculated, and a weighted sum of the degrees of correspondence is calculated for each corresponding candidate point k of the feature point on the first pattern X, and the degree of matching for each corresponding candidate point k is calculated. A degree-of-fit calculating unit to be obtained; a position on the second pattern Y indicated by the corresponding candidate point k of the feature point i on the first pattern X; and a nearby feature point u of the feature point i
Are the same on the second pattern Y indicated by the corresponding candidate point k ′, the matching degree of the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u is determined according to the matching degree of the feature point i at the corresponding candidate point k. A neighborhood matching suppression unit that suppresses, a correspondence updating unit that updates the correspondence value of each corresponding candidate point k according to the magnitude of the matching, and a case where the amount of change in the correspondence is equal to or greater than a predetermined threshold value Comprises a convergence determining unit that repeats processing by the fitness calculating unit, the neighborhood fitness suppressing unit, and the correspondence updating unit, and ends the updating of the fitness when it becomes smaller than a threshold. The pattern extraction device according to claim 10 or 11.
【請求項13】 前記近傍適合度抑制部が、 第1のパターンX上の特徴点iにおける適合度が最も高
い対応候補点kを求めておき、それと同じ点が特徴点i
の近傍特徴点uの対応候補点k’に含まれているとき、
近傍特徴点uのその対応候補点k’の適合度を所定の値
抑制することを特徴とする請求項12記載のパターン抽
出装置。
13. The neighborhood matching degree suppression unit obtains a corresponding candidate point k having the highest matching degree at a feature point i on the first pattern X, and determines the same point as the feature point i.
Is included in the corresponding candidate point k ′ of the nearby feature point u,
13. The pattern extracting apparatus according to claim 12, wherein the degree of conformity of the corresponding candidate point k 'of the neighboring feature point u is suppressed by a predetermined value.
【請求項14】 前記対応度更新部が、 第1のパターンX上の特徴点iにおける適合度が最も高
い対応候補点kについて、その対応度を所定の量だけ更
新することを特徴とする請求項12または請求項13記
載のパターン抽出装置。
14. The correspondence updating unit updates a correspondence of a feature point i on the first pattern X by a predetermined amount with respect to a correspondence candidate point k having the highest matching degree. 14. The pattern extraction device according to claim 12 or 13.
【請求項15】 前記対応度初期化部と前記対応度更新
部が、任意の対応度がある範囲に収まるように規格化を
行う処理を加えることを特徴とする請求項12、請求項
13または請求項14記載のパターン抽出装置。
15. The apparatus according to claim 12, wherein the correspondence initializing unit and the correspondence updating unit add a process for normalizing the correspondence so that the arbitrary correspondence falls within a certain range. The pattern extraction device according to claim 14.
【請求項16】 第1のパターンXが第2のパターン中
に存在するか否かを判別し、存在する場合に第2のパタ
ーン中から前記第1のパターンに対応する領域を抽出す
るパターン抽出方法において、 前記第1のパターンXと第2のパターンY上にそれぞれ
特徴点を配置し、 前記第2のパターンYに配置した特徴点の中から、第1
のパターンX上の特徴点が対応する可能性のある複数の
対応候補点kを求め、 第1のパターンX上の任意の特徴点iとそれを中心とす
る近傍特徴点uの間の距離と、特徴点iの対応候補点k
と前記近傍特徴点uの対応候補点k’の間の距離を用い
て、各対応候補点kの対応度を求めることを特徴とする
パターン抽出方法を実現するプログラムを記録した媒
体。
16. Pattern extraction for determining whether a first pattern X exists in a second pattern and, if present, extracting an area corresponding to the first pattern from the second pattern. In the method, a feature point is arranged on each of the first pattern X and the second pattern Y, and a first feature point is selected from the feature points arranged in the second pattern Y.
A plurality of corresponding candidate points k which may correspond to the feature points on the pattern X of the first pattern X are obtained, and the distance between an arbitrary feature point i on the first pattern X and the neighboring feature point u centered on the feature point i Candidate point k for feature point i
A medium for recording a program for realizing a pattern extraction method characterized in that a degree of correspondence of each corresponding candidate point k is obtained by using a distance between the corresponding candidate point k ′ of the neighboring feature point u.
【請求項17】 第1のパターンXが第2のパターン中
に存在するか否かを判別し、存在する場合に第2のパタ
ーン中から前記第1のパターンに対応する領域を抽出す
るパターン抽出装置において、 前記第1のパターンXと第2のパターンY上にそれぞれ
特徴点を配置する特徴点設定部と、 前記特徴点設定部で配置された特徴点毎にその周囲のパ
ターン情報から特徴量を抽出する特徴量抽出部と、 第1のパターンXと第2のパターンYそれぞれの特徴量
を比較することにより第1のパターンXの特徴点と第2
のパターンYの特徴点の類似度を求める類似度算出部
と、 特徴点間の類似度に基づいて第1のパターンX上の特徴
点が対応する可能性のある第2のパターンY上の複数の
対応候補点kを求める対応候補点算出部と、 前記類似度と、第1のパターンX上の任意の特徴点iと
それを中心とする近傍特徴点uの間の距離ならびに特徴
点iの対応候補点kと前記特徴点iの近傍特徴点uの対
応候補点k’の間の距離とを用いて、各対応候補点kの
対応度を繰り返し計算により求める対応度決定部と、 対応度の高い対応候補点kを抽出する対応点抽出部とを
有することを特徴とするパターン抽出装置を実現するプ
ログラムを記録した媒体。
17. Pattern extraction for judging whether a first pattern X exists in a second pattern and extracting an area corresponding to the first pattern from the second pattern when present. In the apparatus, a feature point setting unit for arranging feature points on the first pattern X and the second pattern Y, respectively, for each feature point arranged by the feature point setting unit, a feature amount is obtained from pattern information around the feature point. And a feature amount extraction unit that extracts the feature points of the first pattern X and the second pattern Y by comparing the feature amounts of the first pattern X and the second pattern Y.
A similarity calculation unit that calculates the similarity of the feature points of the pattern Y, and a plurality of features on the second pattern Y that may correspond to feature points on the first pattern X based on the similarity between the feature points. A corresponding candidate point calculating unit for obtaining a corresponding candidate point k, a distance between an arbitrary feature point i on the first pattern X and a nearby feature point u centered on the similarity, A correspondence determining unit for repeatedly calculating the correspondence of each corresponding candidate point k using the distance between the correspondence candidate point k and the correspondence candidate point k ′ of the neighboring feature point u of the feature point i; And a corresponding point extracting unit for extracting a corresponding candidate point k having a high score.
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