JP2856539B2 - Image feature selection processing method in generalized Hough transform - Google Patents
Image feature selection processing method in generalized Hough transformInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,画像に対するパターン認識において必要な
一般化ハフ変換における画像特徴選択処理方法に関する
ものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image feature selection processing method in generalized Hough transform required for pattern recognition of an image.
以下の説明において,各種特徴種別については,単な
る「特徴」と記し,各「特徴」の2次元データ表現を
「特徴画像」とする。In the following description, various feature types are simply referred to as “features”, and the two-dimensional data representation of each “feature” is referred to as a “feature image”.
従来から、一般化ハフ変換をパターン認識に利用する
ことが知られている。当該一般化ハフ変換処理をパター
ン認識に利用する態様は次の如きものである。即ち、 (i)まず、あるカテゴリにおいて基準となるサンプル
(基準サンプル)を選択して、当該基準サンプルを用い
て、複数個の性質の異なる特徴ごとに得られる特徴画像
(基準特徴画像−各特徴ごとに1個の複数個分基準特徴
画像)を抽出する。Conventionally, it is known to use generalized Hough transform for pattern recognition. The mode in which the generalized Hough transform process is used for pattern recognition is as follows. (I) First, a reference sample (reference sample) in a certain category is selected, and a feature image (reference feature image-each feature) obtained for each of a plurality of features having different properties using the reference sample is selected. Each time, a plurality of reference characteristic images) are extracted.
(ii)夫々の基準特徴画像において、当該基準特徴画像
の例えば重心点を「参照点」とし、当該基準特徴画像に
おける当該特徴がより良く表われている複数個の点を選
び、夫々を「特徴点」とする。(Ii) In each of the reference feature images, for example, the center of gravity of the reference feature image is set as a “reference point,” and a plurality of points in the reference feature image in which the feature is better expressed are selected, and each is referred to as a “feature”. Point ”.
(iii)参照点と夫々の特徴点と間を極座標上での値
(距離rと角度α)で与えられるベクトルで対応づけ
る。即ち、 で対応づける。(Iii) The reference point and each feature point are associated with each other by a vector given by a value (distance r and angle α) on polar coordinates. That is, To correspond.
(iv)このような対応づけが得られたとき、当該基準特
徴画像を表現するものとして、当該基準特徴画像が、当
該特徴に対応して(r1,α1),(r2,α2)…(rj,α
j)…(rN,αN)なる特徴点列をもつことを表わす参
照テーブルを用意する。(Iv) When such a correspondence is obtained, the reference feature image is expressed as (r 1 , α 1 ), (r 2 , α 2 ) corresponding to the feature as a representation of the reference feature image. )… (R j , α
j )... (r N , α N ) A reference table representing a feature point sequence is prepared.
(v)次に認識対象となる入力パターンが与えられた際
に、上記と同様に特徴画像(認識対象特徴画像)を得
て、夫々の特徴画像ごとに次のような処理を行う。(V) Next, when an input pattern to be recognized is given, characteristic images (recognition target characteristic images) are obtained in the same manner as described above, and the following processing is performed for each characteristic image.
(vi)ある特徴に対応する所の認識対象特徴画像上で複
数の特徴点を選定する。その1つの特徴点の座標が
(x1,y1)であるとするとき、上記基準特徴画像から得
られている特徴点列(r1,α1),(r2,α2)…(rj,
αj)…(rN,αN)を利用して、 で与えられる仮の参照点を計算する。なお、θは任意の
ステップで与えられる角度(θ1,θ1+Δ,θ1+2Δ
…)であるが、今簡単のためにθ=0としておく。(Vi) A plurality of feature points are selected on the recognition target feature image corresponding to a certain feature. Assuming that the coordinates of the one feature point are (x 1 , y 1 ), a sequence of feature points (r 1 , α 1 ), (r 2 , α 2 )... r j ,
α j ) ... (r N , α N ) Calculate the temporary reference point given by Note that θ is an angle (θ 1 , θ 1 + Δ, θ 1 + 2Δ) given in an arbitrary step.
..), But θ = 0 is set for simplicity.
(vii)上記(vi)に述べた認識対象特徴画像上での複
数個の夫々の特徴点(x2,y2),(x3,y3)…について、
同様に、仮の参照点を計算する。(Vii) For each of the plurality of feature points (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ) on the recognition target feature image described in (vi) above,
Similarly, a temporary reference point is calculated.
(viii)このようにして得られた「仮の参照点」を例え
ば2次元平面上にプロットし、当該プロット点に値
「1」を累算してゆく。即ち、頻度分布を生成する。こ
の頻度分布はA(x,y,θ)として示される。(Viii) The “temporary reference point” obtained in this way is plotted on, for example, a two-dimensional plane, and the value “1” is accumulated at the plot point. That is, a frequency distribution is generated. This frequency distribution is shown as A (x, y, θ).
(ix)この頻度分布A(x,y,θ)の分布における、いわ
ば投票の結果の中心点でのバラツキの程度が、当該認識
対象パターンと基準サンプルとの間の「類似度」を表わ
している。即ちバラツキが閾値以下であり、かつ他のカ
テゴリに対して閾値以上であれば、認識対象パターンは
当該カテゴリに属しているものとされる。(Ix) In the distribution of the frequency distribution A (x, y, θ), the degree of variation at the center point of the voting result, as it were, represents the “similarity” between the recognition target pattern and the reference sample. I have. That is, if the variation is equal to or less than the threshold value and equal to or more than the threshold value for another category, the recognition target pattern is determined to belong to the category.
上記の如く、従来から、一般化ハフ変換がパターン認
識に利用されている。As described above, the generalized Hough transform has been conventionally used for pattern recognition.
当該従来において、一般化ハフ変換の入力となる特徴
画像については,複数の特徴画像を併用したものとし
て,特願平2−124624号「パターンマッチング方法」
(佐野,石井)があるが,複数の特徴画像をどのように
決定し,また,特徴点をどのように決定するかについて
は,まだ明らかにされていない。In the related art, a feature image which is an input of a generalized Hough transform is defined as a combination of a plurality of feature images, which is disclosed in Japanese Patent Application No. 2-124624, “Pattern Matching Method”.
(Sano, Ishii), but how to determine a plurality of feature images and how to determine feature points has not yet been clarified.
また,単一の特徴に対して,一般化ハフ変換に適用
し,特徴点を決定する方式については,「J.L.Turney,
T.N.Mudge and R.A.Volz“Recognizing Partially Occl
uded Parts",IEEE Trans,Vol.PAMI−7,No.4,July 198
5」があるが,複数特徴画像に対する特徴点を決定する
方式については,明らかにされていない。For the method of applying a generalized Hough transform to a single feature to determine feature points, see “JLTurney,
TNMudge and RAVolz “Recognizing Partially Occl
uded Parts ", IEEE Trans, Vol. PAMI-7, No. 4, July 198
5 ", but the method of determining feature points for multiple feature images has not been clarified.
特徴点の値の共分散マトリックスに対して特徴及び特
徴点の重みを決定するのでは,一般化ハフ変換が固有に
持つ,参照テーブルに対するヒット率の問題に対する評
価(これは,特徴の安定性及び量子化誤差に起因する)
や解像度の違いによる変換誤差の評価が行えず,真の特
徴選択を行うことができない。Determining the feature and feature point weights for the feature point value covariance matrix is an evaluation of the hit rate problem for the lookup table inherent in the generalized Hough transform. Due to quantization error)
And the evaluation of conversion errors due to differences in resolution cannot be performed, and true feature selection cannot be performed.
本発明は,一般化ハフ変換に,複数の特徴画像を併用
して用いるときの特徴の組み合わせ方を,与えられた認
識問題に対して最適に設定する問題を解決することを目
的としている。An object of the present invention is to solve a problem of optimally setting a combination of features when a plurality of feature images are used in combination for generalized Hough transform with respect to a given recognition problem.
上記問題点を解決するために,本発明では,一般化ハ
フ変換出力であるアキュムレータアレイに格納された頻
度分布に対して,カテゴリ内(同一物体の画像に外乱が
付加された画像間)変動とカテゴリ間(他の物体の画像
間)変動との関係から決まる距離を重みとして用いる。In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, the frequency distribution stored in the accumulator array, which is a generalized Hough transform output, is caused by a variation within a category (between images obtained by adding a disturbance to an image of the same object). A distance determined from a relationship with a variation between categories (between images of other objects) is used as a weight.
なお、本明細書において「特徴」と記述しているの
は、例えば後述する「エッジ方向分散」や「複雑度」や
「拡がり度」や「楕円度」や「方向性」の如き特徴名で
特定される、所謂、「特徴」であって、パターン認識を
行う上で当該認識対象パターンがもっており当該認識対
象パターンを特徴づけている性質である。また本明細書
において「カテゴリ」と記述しているのは、認識対象パ
ターンが例えばカデゴリAに属するパターンを代表する
基準パターンと対応しかつ他のカテゴリに属する基準パ
ターンと対応しないものと認識された場合に、当該「認
識対象パターンがカテゴリAに属する」とみなされる所
のそのような「カテゴリ」を意味している。更に言え
ば、第2図に後述するように4つの部品が存在するもの
とした場合において個々の部品を特定する「部品名」で
ある。In this specification, "feature" is described by a feature name such as "edge direction variance", "complexity", "spreading degree", "ellipticity", or "directionality" described later. This is a so-called “feature” that is specified, and is a property that the pattern to be recognized has when performing pattern recognition and that characterizes the pattern to be recognized. In this specification, the description “category” means that the recognition target pattern corresponds to, for example, a reference pattern representing a pattern belonging to category A, and does not correspond to a reference pattern belonging to another category. In this case, such a “category” where the “recognition target pattern belongs to category A” is meant. Furthermore, it is a "part name" that specifies each part when there are four parts as described later in FIG.
当該重みを用いるようにして,参照テーブルに対する
ヒット率や,変換誤差を含め,カテゴリ分離能力を最大
にする特徴選択を行う。By using the weights, feature selection that maximizes the category separation capability is performed, including the hit ratio for the reference table and the conversion error.
第1図は本発明の実施例を示すフローチャートを表し
ている。本発明の実施例で述べる一般化ハフ変換は,入
力画像特徴の画素アドレス(x,y)が,((rz,αz),z
=1,…,Nc)と特徴点列を格納した参照テーブルの要素
に一致するとき のアドレス変換を行い,アキュムレータアレイA(x,y,
θ)に対して A(x,y,θ):=A(x,y,θ)+1 のインクリメント演算を行うものとする。従って,変換
出力としては、数多くの入力画像特徴について同様の処
理を行うと、アキュムレータアレイ上に頻度分布A(x,
y,θ)が生成される。サイズsの変動を考慮した変換に
ついても以下の議論は成り立つ。FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention. In the generalized Hough transform described in the embodiment of the present invention, the pixel address (x, y) of the input image feature is ((rz, αz), z
= 1, ..., Nc) and the element of the lookup table that stores the feature point sequence Of the accumulator array A (x, y,
θ), an increment operation of A (x, y, θ): = A (x, y, θ) +1 is performed. Therefore, when the same processing is performed for many input image features as the converted output, the frequency distribution A (x,
y, θ) is generated. The following discussion holds for the conversion taking the variation of the size s into consideration.
また,以下の実施例は,カテゴリを,カテゴリ自身と
それ以外のカテゴリとの2カテゴリ問題とし,カテゴリ
毎に各特徴の重みを算出し特徴の組み合わせ数の決定を
行うものとする。即ち、仮にPという1つのカテゴリに
ついての処理を考慮する際に認識対象となるカテゴリ
が、カテゴリPと、P以外のものよりなるカテゴリ
(但しはPの否定)との2つのカテゴリのみが存在す
るものとし、該2つのカテゴリ毎に各特徴の重みを算出
し特徴の組み合わせ数を決定してゆくようにする。In the following embodiment, the categories are assumed to be two-category questions of the category itself and the other categories, and the weight of each feature is calculated for each category to determine the number of feature combinations. That is, when processing for one category P is considered, there are only two categories of categories to be recognized: a category P and a category other than P (however, negation of P). The weight of each feature is calculated for each of the two categories, and the number of combinations of the features is determined.
まず,特徴選択方式の処理の流れ(Step1〜Step6)に
ついて説明する。First, the flow of processing of the feature selection method (Step 1 to Step 6) will be described.
Step1:特徴点選択 まず,各カテゴリに対して,基準となるサンプルを選
択し,そのサンプル画像に対して,複数の性質の異なる
特徴画像を抽出する。ここで,複数の性質の異なる特徴
画像の抽出方法としては,特願昭62−45272号「画像特
徴抽出演算方式」(目黒,佐野,石井),特願昭62−45
273号「画像特徴抽出方法」(佐野,目黒,石井),特
願昭62−60800号「画像特徴抽出装置」(佐野,目黒,
石井)があり,効果的な多元特徴の抽出が可能である。
以下,この抽出された特徴画像を基準特徴画像と呼ぶ。
次に,抽出された各特徴の基準特徴画像に対して,特徴
点を選択する。特徴点の選択手段としては,まず,特徴
分布における極大点及び極小点,あるいは,あるしきい
値以上,以下の点,上位Nc個の点,下位Nc個の点などの
特徴点選択処理を実行後,選択された特徴点との相互距
離が最大となる特徴点と選択する。相互距離が最大とな
る特徴点を選択することは,一般化ハフ変換の変換誤差
を小さくさせる。Step 1: Feature point selection First, a reference sample is selected for each category, and a plurality of feature images having different properties are extracted from the sample image. Here, as a method for extracting a plurality of characteristic images having different properties, Japanese Patent Application No. 62-45272, “Image Feature Extraction Calculation Method” (Meguro, Sano, Ishii), Japanese Patent Application No. 62-45
No. 273 “Image feature extraction method” (Sano, Meguro, Ishii), Japanese Patent Application No. 62-60800 “Image feature extraction device” (Sano, Meguro,
Ishii), and effective extraction of multiple features is possible.
Hereinafter, the extracted feature image is referred to as a reference feature image.
Next, feature points are selected with respect to the extracted reference feature image of each feature. As feature point selection means, first, feature point selection processing is performed such as a maximum point and a minimum point in the feature distribution, or points above or below a certain threshold value, upper Nc points, lower Nc points, or the like. Thereafter, a feature point having the maximum mutual distance with the selected feature point is selected. Selecting a feature point that maximizes the mutual distance reduces the conversion error of the generalized Hough transform.
Step2:参照テーブル作成 Step1で選択された特徴点に対して各カテゴリ,各特
徴毎に参照テーブルを作成する。参照テーブルは,各特
徴値と,参照点(XG,YG)を起点とする各特徴点の極座
標ベクトル(rz,αz)(z=1,…,Nc)を格納する。Step 2: Create reference table Create a reference table for each category and each feature for the feature point selected in Step 1. The reference table stores each feature value and a polar coordinate vector (rz, αz) (z = 1,..., Nc) of each feature point starting from the reference point (XG, YG).
Step3:特徴の重み算出 各カテゴリ,各特徴に対して,各種外乱(例えば,照
明変動や対象の変形等を指す)が付加されたM個のサン
プルについてカテゴリ内の各特徴の特徴画像を抽出し,
その特徴画像と,Step2で作成された参照テーブルとの一
般化ハフ変換を行い,出力されるM個のアキュムレータ
アレイA(x,y,θ)の頻度分布の変動を調べる。この分
布の変動の捉え方については, (a) 分布中の最大頻度の変動を調べる, (b) 分布の鋭さの変動を調べる, (c) 分布のオフセット値の変動を調べる, 等が挙げられるが,ここでは,(a)の最大頻度の変動
に着目した場合について説明する。ここで,カテゴリ内
のアキュムレータアレイでの最大頻度値の平均値をMIN
TRA,分散をVINTRAとし,カテゴリ間のアキュムレータ
アレイでの最大頻度値の平均値をMINTER,分散をVINT
ERとしたとき,各カテゴリ,各特徴に対する重みは, W=(1/8)|MINTRA−MINTER|/((VINTRA+VINTE
R)/2)+(1/2)1n(((VINTRA+VINTER)2)/
(VINTRA×VINTER)) −(2) で定義される距離により決定できる。これは,Bhattacha
ryya距離を1次元したものである。従って,このWが十
分大きければ,安定で識別能力の高い特徴ということに
なる。Step3: Calculate feature weights For each category and each feature, extract the feature images of each feature in the category for M samples to which various disturbances (for example, indicating illumination fluctuations and object deformation) are added. ,
A generalized Hough transform is performed between the feature image and the reference table created in Step 2, and a change in the frequency distribution of the output M accumulator arrays A (x, y, θ) is examined. There are three ways to grasp the variation of this distribution: (a) examining the variation of the maximum frequency in the distribution, (b) examining the variation of the sharpness of the distribution, and (c) examining the variation of the offset value of the distribution. However, here, a case will be described in which attention is paid to the variation of the maximum frequency of (a). Here, the average value of the maximum frequency value in the accumulator array within the category is MIN
TRA and variance are VINTRA, the average of the maximum frequency values in the accumulator array between categories is MINTER, and the variance is VINT
When ER is set, the weight for each category and each feature is W = (1/8) | MINTRA−MINTER | / ((VINTRA + VINTE
R) / 2) + (1/2) 1n (((VINTRA + VINTER) 2) /
(VINTRA × VINTER)) It can be determined by the distance defined by (2). This is Bhattacha
It is a one-dimensional ryya distance. Therefore, if W is sufficiently large, the feature is stable and has high discrimination ability.
(b),(c)についても,同様に適用可能である。
また,(a),(b),(c)を組み合わせた量(例え
ば,最大頻度値と分布の鋭さとオフセット値の線形加重
和)を,最大頻度値の代わりに用いてもよい。The same applies to (b) and (c).
Also, an amount obtained by combining (a), (b), and (c) (for example, a linearly weighted sum of the maximum frequency value, the sharpness of the distribution, and the offset value) may be used instead of the maximum frequency value.
Step4:特徴のランク付け 各カテゴリに対して,各特徴の重みのソーティングを
行い,各特徴が当該カテゴリへの認識に当ってより有効
か否かのランク付けを行う。Step4: Ranking of features For each category, the weight of each feature is sorted, and each feature is ranked whether it is more effective in recognizing the category.
Step5:特徴の組み合わせ評価 各カテゴリに対して,特徴のランクの高いものから順
に参照テーブルの組み合わせを行う。この組み合わせ方
には,AND条件で組み合わせる方法と,OR条件で組み合わ
せる方法,それらを併せた方法がある。Step 5: Evaluation of combination of features For each category, combination of reference tables is performed in order from the one with the highest feature rank. This combination method includes a method of combining with an AND condition, a method of combining with an OR condition, and a method of combining them.
AND条件で組み合わせるとは、例えば2つの特徴が
「共に成立することを一致の条件とする」組み合わせで
ある。またOR条件で組み合わせるとは、例えば2つの特
徴の「いずれか一方のみ成立をもって一致の条件とす
る」組み合わせである。AND条件で組み合わせる場合
は,特徴点の値のカテゴリ内変動が小さい場合でない
と,参照テーブルのヒット率が減少する。また,アキュ
ムレータアレイのカテゴリ内変動が小さい特徴について
AND条件を適用すると,識別能力が向上する。一方,OR条
件で組み合わせると,組み合わせる度に一般化ハフ変換
をする必要がなく,Step3で算出された各カテゴリ,各特
徴毎のアキュムレータアレイを記憶しておけば,それら
を単純に重みWを用いた加重加算により,新しいアキュ
ムレータアレイが生成される。The combination under the AND condition is, for example, a combination in which two features are set to be “matched together”. Also, the combination under the OR condition is, for example, a combination of two features that “satisfies only one of them and becomes a matching condition”. In the case of combining with the AND condition, the hit rate of the reference table decreases unless the variation of the feature point value within the category is small. In addition, the characteristics of the accumulator array with small variation within the category
Applying the AND condition improves discrimination ability. On the other hand, when combined under the OR condition, there is no need to perform the generalized Hough transform each time the combination is performed, and if the accumulator arrays for each category and each feature calculated in Step 3 are stored, they can be simply used as weights W. The new weighted addition produces a new accumulator array.
組み合わせの打ち切りは,組み合わせることにより新
しく作成されたアキュムレータアレイのカテゴリ内変動
とカテゴリ間変動から算出される距離を,Step3と同様に
求め,この距離が十分大きいとき行われる。Step3で定
義される距離は,エラー率eと関係しており, e≦(1/2)exp(−W) −(3) となることが知られている。即ち,エラー率eをシステ
ムパラメータとして,組み合わせの打ち切りを決定する
ことができる。The discontinuation of the combination is performed when the distance calculated from the intra-category variation and inter-category variation of the accumulator array newly created by the combination is obtained in the same manner as in Step 3, and is performed when this distance is sufficiently large. The distance defined in Step 3 is related to the error rate e, and it is known that e ≦ (1/2) exp (−W) − (3). That is, the termination of the combination can be determined using the error rate e as a system parameter.
ここで,サンプル数が少ないときは,Step3の重みの計
算式中の分散の信頼性が小さくなり,打ち切りの明確な
尺度を与えることができなくなる。その場合は,カテゴ
リ内のアキュムレータアレイでの最大頻度値分布とカテ
ゴリ間のアキュムレータアレイでの最大頻度値分布の相
互の開きを与える尺度として,カテゴリ内の分布の最小
値とカテゴリ間の分布の最大値との差が考えられる。ま
た,カテゴリ内の分布の最小値より大きくなるカテゴリ
間の分布の個数(即ちオーバーラップしているカテゴリ
の個数:識別できないカテゴリの個数)がなくなるま
で,特徴の組み合わせを行う手段も考えられる。Here, when the number of samples is small, the reliability of the variance in the formula for calculating the weight of Step 3 becomes small, and a clear measure of censoring cannot be given. In such a case, the minimum value of the distribution in the category and the maximum value of the distribution between the categories are used as a measure to give the mutual difference between the maximum frequency value distribution in the accumulator array within the category and the maximum frequency value distribution in the accumulator array between the categories. The difference from the value is conceivable. Further, it is also conceivable to combine the features until the number of distributions between categories that is larger than the minimum value of the distributions within the categories (that is, the number of overlapping categories: the number of unidentifiable categories) disappears.
Step6:解像度を変えての繰り返し Step1からStep5を,エラー率が十分小さくなるまで,
または識別できないカテゴリの個数が0になるまで,特
徴画像の解像度を粗いものから細かいものへと繰り返
す。各解像度において,特徴を増やしても,それ以上識
別できないカテゴリについては,早めに特徴の組み合わ
せを打ち切ることが効率上望ましい。これらのカテゴリ
については,より細かい解像度の特徴画像を用いて識別
が実行される。Step6: Iterating by changing resolution Step1 to Step5 are repeated until the error rate becomes sufficiently small.
Alternatively, the resolution of the feature image is repeated from coarse to fine until the number of unidentifiable categories becomes zero. For each resolution, it is desirable for efficiency to discontinue the combination of features as soon as possible for categories that cannot be further identified even if the number of features is increased. For these categories, identification is performed using feature images with finer resolution.
以上で,特徴選択方式の処理の流れについて説明し
た。次に,特徴選択の結果を用いた照合処理について説
明する。照合処理は,未知サンプルが入力されたとき,
そのサンプルがどのカテゴリに属するのかを決定する処
理である。照合処理では,未知サンプルから抽出された
複数の特徴画像と,特徴選択方式により求められた参照
テーブル(AND条件で結合またはOR条件で結合されたテ
ーブル)に対して,一般化ハフ変換が実行され,未知サ
ンプルがどのカテゴリに属するかを,変換出力であるア
キュムレータアレイでの最大頻度値がカテゴリ内分布と
カテゴリ間分布を十分に分ける位置に存在しているか否
かで判断する。The flow of the feature selection method has been described above. Next, the matching process using the result of the feature selection will be described. The matching process is performed when an unknown sample is input.
This is a process for determining which category the sample belongs to. In the matching process, generalized Hough transform is performed on multiple feature images extracted from unknown samples and reference tables (tables joined by AND conditions or tables joined by OR conditions) obtained by the feature selection method. The category to which the unknown sample belongs is determined by determining whether or not the maximum frequency value in the accumulator array, which is the conversion output, exists at a position that sufficiently separates the intra-category distribution and the inter-category distribution.
次に,本発明の特徴選択処理方法を,エンジン部品
(14カテゴリ)の識別問題に適用した例について説明す
る。Next, an example in which the feature selection processing method of the present invention is applied to an engine component (14 category) identification problem will be described.
第2図(A)(B)(C)(D)は,14カテゴリの中
の代表的な4カテゴリの部品例を示す。このカテゴリの
画像に対して,特願昭62−45272号「画像特徴抽出演算
方式」(目黒,佐野,石井),特願昭62−45273号「画
像特徴抽出方法」(佐野,目黒,石井),特願昭62−60
800号「画像特徴抽出装置」(佐野,目黒,石井)の特
徴抽出方式により,第3図図示の左半分に示された「特
徴名」で与えられている所の性質の異なる10個の特徴を
抽出する。なお第3図は特徴リストと特徴のランクとを
表す図である。これらの特徴は,原画像(512×512画
素)を128×128に圧縮した画像に対して抽出されたもの
で,最終的に,32×32画素の解像度に圧縮された特徴で
ある。まず,32×32画素の解像度で,特徴選択が実行さ
れる。各カテゴリ毎に当該カテゴリに対して回転,平行
移動を任意に与えた8サンプルの画像を得てこれを特徴
選択に用いる。FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D show examples of parts in four typical categories out of 14 categories. For images in this category, Japanese Patent Application No. 62-45272, "Image Feature Extraction Calculation Method" (Meguro, Sano, Ishii), Japanese Patent Application No. 62-45273, "Image Feature Extraction Method" (Sano, Meguro, Ishii) , Japanese Patent Application No. 62-60
According to the feature extraction method of No. 800 "Image Feature Extraction Device" (Sano, Meguro, Ishii), ten features with different properties given by "feature name" shown in the left half of Fig. 3 Is extracted. FIG. 3 is a diagram showing a feature list and ranks of features. These features are extracted from an image obtained by compressing an original image (512 × 512 pixels) to 128 × 128, and are finally compressed to a resolution of 32 × 32 pixels. First, feature selection is performed at a resolution of 32 × 32 pixels. For each category, eight sample images obtained by arbitrarily applying rotation and translation to the category are obtained and used for feature selection.
この8サンプルの中から基準サンプルを1つ選択し,S
tep1〜Step2の参照テーブル作成処理に用いる。特徴点
は,各カテゴリ,各特徴に対して50点を,各特徴値の上
位から順に,互いの距離が最大に離れるように選択し
た。そして,参照テーブルには,各特徴値を,3bitに量
子化して格納した。Step3で,カテゴリ内とカテゴリ間
の,一般化ハフ変換のアキュムレータアレイ上の最大頻
度値の変動から,各特徴の重みを,(2)式により算出
し,Step4により,特徴のランク付けを実行した結果を,
第3図の右半分に示す。次に,Step5により,各特徴をラ
ンクの高い特徴からOR条件で順次組み合わせて,カテゴ
リ内の分布の最小値より大きくなるカテゴリ間の分布の
個数(即ちオーバーラップしているカテゴリの個数:識
別できないカテゴリの個数)を計測した結果を,第4図
に示す。第4図によれば,特徴を組み合わせるにつれ
て,次第に,識別できないカテゴリの個数が減少してい
るのが確認される。そして,各カテゴリとも,識別不能
のカテゴリ数は高々2個に納まった。即ち図示のカテゴ
リ4のものと他の1つのカテゴリとの2個に納まった。
次に,特徴画像の解像度を64×64に上げ,識別不能なカ
テゴリの組だけを対象にして,Step1〜Step5を実行し
た。1種類だけの特徴をみるだけで,識別不能なカテゴ
リ数は0となった。One reference sample is selected from these eight samples, and S
Used for the reference table creation processing of tep1 to Step2. As feature points, 50 points for each category and each feature were selected in order from the top of each feature value so that the distance from each other was maximum. Each feature value is quantized to 3 bits and stored in the reference table. In Step 3, the weight of each feature was calculated from the variation of the maximum frequency value in the accumulator array of the generalized Hough transform between and within the category using Equation (2), and the ranking of the features was performed in Step 4. The result is
This is shown in the right half of FIG. Next, in Step 5, each feature is sequentially combined under the OR condition from the feature with the highest rank, and the number of distributions between categories that is larger than the minimum value of the distribution in the category (that is, the number of overlapping categories: cannot be identified) FIG. 4 shows the results of measuring the number of categories. According to FIG. 4, it is confirmed that the number of unidentifiable categories gradually decreases as the features are combined. In each category, the number of indistinguishable categories was at most two. In other words, it falls into two categories: category 4 shown and another category.
Next, the resolution of the feature image was increased to 64 × 64, and Step 1 to Step 5 were executed only for the set of indistinguishable categories. The number of indistinguishable categories was 0 only by looking at only one type of feature.
以上説明した如く,本発明によれば,一般化ハフ変換
出力であるアキュムレータアレイに格納された頻度分布
に対して,カテゴリ内(同一物体の画像に外乱が付加さ
れた画像間)変動とカテゴリ間(他の物体の画像間)変
動とを調べることにより,参照テーブルに対するヒット
率や,変換誤差の影響を含め,安定性が高く,カテゴリ
分離能力の高い特徴を効果的に選択することができ,認
識システム全体としての能力を高めることが容易に可能
となった。As described above, according to the present invention, the frequency distribution stored in the accumulator array, which is the generalized Hough transform output, indicates the variation between categories (between images in which disturbance is added to the image of the same object) and the variation between categories. By examining the variation (between images of other objects), it is possible to effectively select features with high stability and high category separation ability, including the hit ratio for the lookup table and the effects of conversion errors. It has become possible to easily increase the performance of the entire recognition system.
第1図は本発明の実施例を示すフローチャート,第2図
(A)(B)(C)(D)は14カテゴリの中の代表的な
4カテゴリの部品例,第3図は特徴リストと特徴のラン
クとを表す図,第4図は計測結果を示す。FIG. 1 is a flow chart showing an embodiment of the present invention. FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D show examples of parts of four typical categories out of 14 categories, and FIG. FIG. 4 shows the rank of the feature, and FIG. 4 shows the measurement results.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 7/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G06T 7/00
Claims (4)
像から得られる各特徴画像の参照テーブルの内容との一
般化ハフ変換出力を得た上で画像特徴を選択する画像特
徴選択処理方法において、 入力画像がカテゴリ内で変動を生じている場合における
一般化ハフ変換出力のアキュムレータアレイ上での頻度
分布の変動と、入力画像がカテゴリ相互間での異なる場
合における一般化ハフ変換出力のアキュムレータアレイ
上での頻度分布の変動とから決まる距離を用いて重みと
し、その重みの高い順から特徴を組み合わせて適用し、
その重み付き距離がある一定値以上になるかあるいはこ
れ以上改善されなくなるまで特徴の組み合わせを行うこ
とを特徴とする一般化ハフ変換における画像特徴選択処
理方法。An image feature selection processing method for selecting an image feature after obtaining a generalized Hough transform output of each feature image obtained from an input image and the contents of a reference table of each feature image obtained from a reference image. The variation of the frequency distribution of the generalized Hough transform output on the accumulator array when the input image varies within the category, and the accumulator array of the generalized Hough transform output when the input image differs between categories The weight is determined using the distance determined from the variation of the frequency distribution above, and the features are combined and applied in descending order of the weight,
An image feature selection processing method in the generalized Hough transform, wherein the feature combination is performed until the weighted distance becomes equal to or more than a certain value or is not further improved.
れる各特徴画像に対して、相互距離が最大となる特徴点
を選択し参照テーブルを作成することを特徴とする一般
化ハフ変換における画像特徴選択処理方法。2. A generalized Hough transform according to claim 1, wherein for each feature image obtained from the reference image, a feature point having the maximum mutual distance is selected and a reference table is created. Image feature selection processing method.
ゴリ自身とそれ以外のカテゴリとの2カテゴリ問題と
し、カテゴリ毎に各特徴の重みを算出し特徴の組み合わ
せを行うことを特徴とする一般化ハフ変換における画像
特徴選択処理方法。3. A general method according to claim 1, wherein the category is a two-category problem of the category itself and the other categories, and the weight of each feature is calculated for each category to combine the features. An image feature selection processing method in the Hough transform.
力の頻度分布のカテゴリ内変動がしきい値より小さい特
徴に対しては、AND条件で組み合わせ、カテゴリ内変動
がしきい値より大きい特徴に対しては、OR条件で組み合
わせることを特徴とする一般化ハフ変換における画像特
徴選択処理方法。4. The feature according to claim 1, wherein a feature in which the variation in the frequency distribution of the generalized Hough transform output in the category is smaller than the threshold value is combined by an AND condition, and the variation in the category is larger than the threshold value. An image feature selection processing method in the generalized Hough transform characterized by combining features under an OR condition.
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|---|---|---|---|
| JP29848690A JP2856539B2 (en) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | Image feature selection processing method in generalized Hough transform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29848690A JP2856539B2 (en) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | Image feature selection processing method in generalized Hough transform |
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|---|---|
| JPH04175885A JPH04175885A (en) | 1992-06-23 |
| JP2856539B2 true JP2856539B2 (en) | 1999-02-10 |
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| JP6453618B2 (en) * | 2014-11-12 | 2019-01-16 | 株式会社東芝 | Calculation apparatus, method and program |
-
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- 1990-11-02 JP JP29848690A patent/JP2856539B2/en not_active Expired - Lifetime
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