JP3539632B2 - Image change extraction method and image processing program thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像間の変化を抽出する画像変化抽出方法およびそのプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
市街地図の更新、被災地の状況分析などの分野では、地理状況の変化を迅速に検出する方法が求められる。
従来、この種の方法として、撮影時期の異なる2枚の航空写真や高解像度衛星写真を、人手により比較する方法が知られている。この方法は、左右の眼で画像を個別に観測できる専門家が、画像間の違いを逐一検出するものである。
【0003】
通常、2枚の画像間には、撮影位置やアングルやレンズ収差の違いにより、非線形な対応ズレが生じる。上述した専門家による比較作業は、この対応ズレを無意識に除去し、地理状況の変化のみを的確に検出できるという点で非常に優れた方法である。
【0004】
ところで、このような比較作業を機械化する場合、画像間の非線形な対応ズレを如何に補正するかが重要な問題になる。この対応ズレの補正には、ゴム膜上の画像を部分的に伸縮するような非線形写像が必要になる。
【0005】
本発明者は、特開平7−239935号公報において、このような処理に適した非線形写像を提案している。この非線形写像は、下記▲1▼〜▲4▼の手順に従って概略実施される。
▲1▼画像空間上の複数箇所について画像間の対応箇所を検索し、複数の移動ベクトルを暫定的に決定するステップ
▲2▼画像は連続的に変形するという前提に基づき、求めた移動ベクトル群を平滑化処理し、移動ベクトル群の空間連続性を高めるステップ
▲3▼上記動作を反復して移動ベクトル群の検出精度を高め、移動ベクトル群を確定するステップ
▲4▼確定した移動ベクトル群を用いて、画像間の対応ズレを補正するステップ
この非線形写像により画像間の対応ズレを補正した後に、画像比較を行うことにより、地理状況の変化を的確に検出することが可能になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、阪神淡路大震災などの大規模地震では、断層の発生が報告されている。このような断層検出は、地震のメカニズムを明らかにしたり、地震予知の予備情報を得る上で、重要な意味をもっている。
この種の断層の多くは、航空写真や衛星写真の画像上において、断層部を境にした2〜5画素程度の非連続な画像ズレとして現れる。
【0007】
上述した非線形写像では、この断層部の非連続な画像ズレが、移動ベクトルの平滑化の過程で周辺に波及する。そのため、補正後の画像データは、断層部のぼけた画像データになりやすく、画像比較において断層部の境界を明確に検出することが困難になる。
【0008】
そこで、本発明は、画像間に生じた断層変化を明確に検出する画像変化抽出方法およびそのプログラムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は下記のように構成される。
【0010】
《請求項1》
請求項1に記載の発明は、入力された2つの画像A,Bについて、画像変化を求める画像変化抽出方法であって、画像Aから複数の微小領域を抽出する標本ステップと、微小領域の対応箇所を画像B上からそれぞれ探索して、複数の微小領域の移動ベクトルを求める探索ステップと、探索ステップで求めた移動ベクトルの群を、画像空間上に予め定められる扁平ブロックの単位に平滑化して、移動ベクトル群の連続性を高める協調ステップと、探索ステップおよび協調ステップを反復して対応箇所の探索精度を上げ、移動ベクトル群を確定する反復ステップと、反復ステップで確定した移動ベクトル群について、扁平ブロックの短軸方向の変化を検出し、画像A,B間の断層変化を求める検出ステップとを有することを特徴とする。
【0011】
《請求項2》
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像変化抽出方法において、短軸方向の異なる複数種類の扁平ブロックについて、探索ステップ、協調ステップ、反復ステップおよび検出ステップを各実行し、画像A,B間の断層変化を複数方向にわたって検出することを特徴とする。
【0012】
《請求項3》
請求項3に記載の発明は、入力された2つの画像A,Bについて、画像変化を求める画像変化抽出方法であって、画像Aから複数の微小領域を抽出する標本ステップと、微小領域の対応箇所を画像B上からそれぞれ探索して、複数の微小領域の移動ベクトルを求める探索ステップと、探索ステップで求めた移動ベクトルの群をクラスタリングにより区分し、移動ベクトル群をその区分ごとに平滑化して、移動ベクトル群の連続性を高める協調ステップと、探索ステップおよび協調ステップを反復して対応箇所の探索精度を上げ、移動ベクトル群を確定する反復ステップと、反復ステップで確定した移動ベクトル群について空間変化を検出し、画像A,B間の断層変化を求める検出ステップとを有することを特徴とする。
【0013】
《請求項4》
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の画像変化抽出方法において、画像A,Bを境界分割した細分画像の単位に、標本ステップ、探索ステップ、協調ステップ、反復ステップおよび検出ステップを各実行することを特徴とする。
【0014】
《請求項5》
請求項5に記載のプログラムは、コンピュータに、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の標本ステップ、探索ステップ、協調ステップ、反復ステップおよび検出ステップを実行させることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を説明する。
【0016】
《第1の実施形態》
第1の実施形態は、請求項1,2、5に対応する実施形態である。
図1は、コンピュータ上で実行される画像変化抽出方法(画像処理プログラム)を説明する流れ図である。図2は、処理過程の様子を示す図である。
以下、図1に示すステップ番号の順に、画像変化抽出方法を説明する。
【0017】
ステップS1: コンピュータは、撮影時点の異なる2枚の画像A,Bを取得する。
【0018】
ステップS2: コンピュータは、画像Aから微小領域を所定間隔おきに抽出する。
【0019】
ステップS3: コンピュータは、各微小領域に対応付けて、メモリ上に移動ベクトルを作成する。この移動ベクトルは、画像A上の微小領域を始点とし、画像B上の対応箇所を終点とするベクトルデータである。コンピュータは、これらの移動ベクトルの要素を(0,0)に初期化する。
【0020】
ステップS4: コンピュータは、画像B上において、各移動ベクトルの終点近傍に、探索範囲を設定する。コンピュータは、この探索範囲内から、微小領域に略一致する対応箇所を探索する。このような探索には、例えば、残差逐次検定法などのテンプレートマッチング法が使用される。コンピュータは、これらの探索結果に基づいて、微小領域毎に移動ベクトルを更新する。
【0021】
ステップS5: コンピュータは、ステップS4における移動ベクトルの更新状況から、移動ベクトル群が収束したか否かを判定する。
ここで、移動ベクトル群が収束していない場合、コンピュータはステップS6に動作を移行する。
一方、移動ベクトル群が収束した場合、コンピュータはステップS7に動作を移行する。
【0022】
ステップS6: コンピュータは、移動ベクトル毎に横長の扁平ブロックH(図2参照)を設定する。コンピュータは、扁平ブロックH毎に移動ベクトルのメディアンを求め、移動ベクトルの空間連続性を横方向に高める。この動作の後、コンピュータはステップS4に動作を戻す。その結果、移動ベクトル群が収束するまで、ステップS4〜S6の動作が反復される。
【0023】
ステップS7: 一方、移動ベクトル群が収束した場合、コンピュータは、移動ベクトル群について縦方向に空間微分(差分)を求める。コンピュータは、この空間微分から、移動ベクトルが縦方向に非連続変化している箇所(図2中の断層ラインF2)を求める。
【0024】
ステップS8: コンピュータは、移動ベクトル群の要素を(0,0)に初期化する。
【0025】
ステップS9: コンピュータは、画像B上において、各移動ベクトルの終点近傍に、探索範囲を設定する。コンピュータは、この探索範囲内から、微小領域に略一致する対応箇所を探索する。このような探索には、例えば、残差逐次検定法などが使用される。コンピュータは、これらの探索結果に基づいて、微小領域毎に移動ベクトルを更新する。
【0026】
ステップS10: コンピュータは、ステップS9における移動ベクトルの更新状況から、移動ベクトル群が収束したか否かを判定する。
ここで、移動ベクトル群が収束していない場合、コンピュータはステップS11に動作を移行する。
一方、移動ベクトル群が収束した場合、コンピュータはステップS12に動作を移行する。
【0027】
ステップS11: コンピュータは、移動ベクトル毎に縦長の扁平ブロックV(図2参照)を設定する。コンピュータは、扁平ブロックV毎に移動ベクトルのメディアンを求め、移動ベクトルの空間連続性を縦方向に高める。この動作の後、コンピュータはステップS9に動作を戻す。その結果、移動ベクトル群が収束するまで、ステップS9〜S11の動作が反復される。
【0028】
ステップS12: 一方、移動ベクトル群が収束した場合、コンピュータは、移動ベクトル群について横方向に空間微分(差分)を求める。コンピュータは、この空間微分から、移動ベクトルが横方向に非連続変化している箇所(図2中の断層ラインF1)を求める。
【0029】
ステップS13: コンピュータは、ステップS7およびステップS12で求めた空間微分を合成し、断層変化の箇所を特定する。
【0030】
上述した一連の動作により、画像A,B間に生じた断層変化の場所(図2中の断層ラインF1,F2)を求めることが可能になる。
次に、別の実施形態について説明する。
【0031】
《第2の実施形態》
第2の実施形態は、請求項3,5に対応する実施形態である。
図3は、コンピュータ上で実行される画像変化抽出方法(画像処理プログラム)を説明する流れ図である。図4および図5Aは、処理過程の様子を示す概念図である。
以下、図3のステップ番号の順に、画像変化抽出方法を説明する。
【0032】
ステップS21: コンピュータは、撮影時点の異なる2枚の画像A,Bを取得する。
【0033】
ステップS22: コンピュータは、画像Aから微小領域を所定間隔おきに抽出する。
【0034】
ステップS23: コンピュータは、各微小領域に対応付けて、メモリ上に移動ベクトルを作成する。この移動ベクトルは、画像A上の微小領域を始点とし、画像B上の対応箇所を終点とするベクトルデータである。コンピュータは、これらの移動ベクトルの要素を(0,0)に初期化する。
【0035】
ステップS24: コンピュータは、画像B上において、各移動ベクトルの終点近傍に、探索範囲を設定する。コンピュータは、この探索範囲内から、微小領域に略一致する対応箇所を探索する。このような探索には、例えば、残差逐次検定法などのテンプレートマッチング法が使用される。コンピュータは、これらの探索結果に基づいて、微小領域毎に移動ベクトルを更新する。
【0036】
ステップS25: コンピュータは、ステップS24における移動ベクトルの更新状況から、移動ベクトル群が収束したか否かを判定する。
ここで、移動ベクトル群が収束していない場合、コンピュータはステップS26に動作を移行する。
一方、移動ベクトル群が収束した場合、コンピュータはステップS28に動作を移行する。
【0037】
ステップS26: 図4に示すように、コンピュータは、移動ベクトルのXY成分値に基づいて、クラスタリングを実行する。このクラスタリングにより、移動ベクトル群は複数の区分(図5Aに示す区分R1,R2)に分割される。ここでのクラスタリングには、例えば、K平均アルゴリズム法などが使用される。
【0038】
ステップS27: コンピュータは、区分ごとに移動ベクトルのメディアンを求める。なお、ここでのメディアン処理は、一つの区分の全域にわたって行ってもよいし、区分内の局所ブロック単位に各実行してもよい。このような処理により、区分ごとに独立して、移動ベクトルの空間連続性が高められる。
このような動作の後、コンピュータはステップS24に動作を戻す。その結果、移動ベクトル群が収束するまで、ステップS24〜27の動作が反復される。
【0039】
ステップS28: 一方、移動ベクトル群が収束した場合、コンピュータは、移動ベクトル群について、縦方向および横方向の空間微分(差分)を求める。コンピュータは、この空間微分から、移動ベクトルが非連続変化している箇所(図5Aに示す断層ラインF3,F4)を求める。
【0040】
《第2の実施形態の処理結果について》
第2の実施形態における具体的な処理過程を、図6A〜Cに示す。
図6Aは、断層を生じる前の画像Aである。一方、図6Bは、断層を生じた後の画像Bである。
図6Cは、これらの画像A、Bに上述した処理(図3に示す流れ図)を施し、断層変化を検出した図である。この図6Cからは、画像A、Bの間において矩形状の断層変化が画面左下に生じたことが分かる。
【0041】
《実施形態の補足事項》
なお、上述した第1および第2の実施形態では、メディアン処理により移動ベクトル群を平滑化している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、平均化処理や多数決処理により、移動ベクトル群を平滑化してもよい。
【0042】
また、上述した第1および第2の実施形態では、画像全体を一度に処理する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、請求項4に記載するように、画像A,Bを境界分割した細分画像の単位に処理を実行してもよい。
【0043】
また、第1の実施形態では、縦長または横長の扁平ブロックを用いて、断層変化を検出している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、斜めに傾いた扁平ブロックなどを使用してもよい。
【0044】
なお、第2の実施形態では、図5Aに示すように、2つの区分R1,R2に分割する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図5Bに示すように、クラスタリングにより3つ以上の区分R1〜R3に分割してもよい。この場合、より細かく断層変化を検出することが可能になる。
【0045】
また、第2の実施形態では、移動ベクトルのXY成分値に基づいて、クラスタリングを実行している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、移動ベクトルの極座標値に基づいて、クラスタリングを実行してもよい。この場合、移動ベクトルの方向または大きさを基準にして、クラスタリングを実行することが可能になる。
【0046】
【発明の効果】
《請求項1》
請求項1の画像変化抽出方法では、移動ベクトルを扁平ブロック単位に平滑化する。
通常、探索ステップのミスにより生じる移動ベクトルの矛盾(非連続的変化)は、単発的に生じるものであり、断層変化のような方向性は見られない。したがって、単発的な移動ベクトルの矛盾については、扁平ブロックの偏った形状に係わらず、扁平ブロック単位の平滑化により十分にうち消すことができる。
一方、断層部では、断層ラインを境にして移動ベクトル群に非連続変化が生じる。ここで、扁平ブロックの長軸方向が断層ラインの方向に略一致する場合を想定する。このとき、移動ベクトル群の変化の方向は、扁平ブロックの短軸方向に略一致する。そのため、長軸方向主体となる扁平ブロック単位の平滑化を行っても、断層ライン上の非連続的変化は殆どうち消されない。
このように本発明では、探索ミスによる単発的な非連続的変化を軽減し、かつ長軸方向に延びる断層ライン上の非連続的変化を良好に保存する。
したがって、移動ベクトルの確定後、扁平ブロックの短軸方向について移動ベクトル群の非連続的変化を検出することにより、画像間に生じた断層変化を的確に検出することが可能になる。
【0047】
《請求項2》
請求項2の画像変化抽出方法では、短軸方向の異なる複数種類の扁平ブロックについて、探索ステップ、協調ステップ、反復ステップおよび検出ステップを各実行する。その結果、画像空間上を複数方向に走る断層変化を的確に検出することが可能になる。
【0048】
《請求項3》
請求項3の画像変化抽出方法では、移動ベクトル群をクラスタリングにより区分し、その区分ごとに独立して移動ベクトル群の平滑化を行う。
通常、探索ステップのミスにより生じる移動ベクトルの矛盾(非連続的変化)は、単発的に生じる。そのため、区分ごとの平滑化処理によって十分に軽減することができる。
一方、画像間に断層変化があった場合、断層ラインを境にして移動ベクトル群が変化する。したがって、上記クラスタリングでは、断層ラインを境に移動ベクトル群が区分される可能性が高い。そのため、区分ごとの平滑化処理では、断層ラインにまたがって移動ベクトルが平滑化されるおそれが少なく、断層ライン上の非連続的変化は殆どうち消されない。
このように本発明では、探索ミスによる単発的な非連続的変化を軽減し、かつ断層ライン上の非連続的変化を良好に保存する。
したがって、移動ベクトルの確定後、移動ベクトル群の非連続的変化を検出することにより、画像間に生じた断層変化を的確に検出することが可能になる。
【0049】
《請求項4》
請求項4の画像変化抽出方法では、画像A,Bを境界分割した細分画像の単位に、標本ステップ、探索ステップ、協調ステップ、反復ステップおよび検出ステップを各実行する。
特に、請求項3のようにクラスタリングを行う場合には、処理単位を細分化することによってクラスタリングの処理負荷を軽減することが可能になる。
さらに、請求項3の場合には、クラスタリング後の領域の大きさを、細分画像の大きさで予め制限しておくことができる。この場合、平滑化処理が必要以上に広範囲に行われるおそれがなくなり、非線形写像による画像間の対応ズレ補正を適正に行うことが可能になる。
【0050】
《請求項5》
請求項5に記載のプログラムは、コンピュータに、請求項1〜4のいずれか1項に記載の標本ステップ、探索ステップ、協調ステップ、反復ステップおよび検出ステップを実行させる。したがって、コンピュータ上において、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像変化抽出方法を実行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における画像変化抽出方法を説明する流れ図である。
【図2】第1の実施形態の処理過程を説明する図である。
【図3】第2の実施形態における画像変化抽出方法を説明する流れ図である。
【図4】第2の実施形態におけるクラスタリングを説明する図である。
【図5】第2の実施形態の処理過程を説明する図である。
【図6】第2の実施形態の処理結果を示すためのディスプレー上の中間調画像の写真である。
【符号の説明】
H 横長の扁平ブロック
V 縦長の扁平ブロック
R1〜R3 クラスタリングにより分割された領域
F1〜F5 断層ライン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image change extraction method for extracting a change between images and a program thereof.
[0002]
[Prior art]
In fields such as updating a city map and analyzing the situation of a disaster area, a method for quickly detecting a change in geographical situation is required.
Conventionally, as this type of method, a method of manually comparing two aerial photographs and high-resolution satellite photographs at different photographing times has been known. In this method, an expert who can observe images individually with the left and right eyes detects differences between images one by one.
[0003]
Normally, a non-linear displacement occurs between two images due to a difference in a photographing position, an angle, and a lens aberration. The above-mentioned comparison work by the expert is a very excellent method in that this deviation can be unconsciously removed and only a change in the geographical situation can be accurately detected.
[0004]
Meanwhile, when such a comparison operation is mechanized, how to correct a non-linear correspondence deviation between images becomes an important problem. Correction of the correspondence shift requires a non-linear mapping that partially expands and contracts the image on the rubber film.
[0005]
The present inventor has proposed a nonlinear mapping suitable for such processing in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-239935. This non-linear mapping is generally performed according to the following procedures (1) to (4).
{Circle around (1)} A step of searching for corresponding points between images for a plurality of points in the image space and provisionally determining a plurality of movement vectors. [2] A group of movement vectors obtained based on the assumption that the images are continuously deformed. To increase the spatial continuity of the motion vector group. {Circle over (3)} The above operation is repeated to increase the detection accuracy of the motion vector group and to determine the motion vector group. Step of Correcting Correspondence Mismatch Between Images Using Correction of Correspondence Mismatch Between Images Using This Nonlinear Mapping, Image Comparison is Performed, It is possible to accurately detect a change in geographical situation.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the occurrence of a fault has been reported in large-scale earthquakes such as the Great Hanshin-Awaji Earthquake. Such fault detection is important in elucidating the mechanism of earthquakes and obtaining preliminary information on earthquake prediction.
Most of this type of tomogram appears as a discontinuous image shift of about 2 to 5 pixels bordering the tomographic portion on an image of an aerial photograph or a satellite photograph.
[0007]
In the above-described nonlinear mapping, the discontinuous image shift of the tomographic portion spreads to the periphery in the process of smoothing the movement vector. Therefore, the corrected image data is likely to be blurred image data of the tomographic part, and it becomes difficult to clearly detect the boundary of the tomographic part in the image comparison.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide an image change extraction method for clearly detecting a tomographic change generated between images and a program therefor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is configured as follows.
[0010]
<< Claim 1 >>
The invention according to claim 1 is an image change extraction method for obtaining an image change for two input images A and B, wherein a sample step of extracting a plurality of minute regions from the image A and a correspondence between the minute regions A search step of searching for a portion from the image B to obtain a motion vector of a plurality of minute regions, and smoothing a group of the motion vectors obtained in the search step into a unit of a flat block predetermined in an image space. The coordination step of increasing the continuity of the movement vector group, the search step and the coordination step are repeated to increase the search accuracy of the corresponding part, the iteration step of determining the movement vector group, and the movement vector group determined in the iteration step, A step of detecting a change in the short axis direction of the flat block and obtaining a tomographic change between the images A and B.
[0011]
<< Claim 2 >>
According to a second aspect of the present invention, in the image change extracting method according to the first aspect, a search step, a coordination step, a repetition step, and a detection step are executed for a plurality of types of flat blocks having different short-axis directions, respectively. It is characterized in that a tomographic change between A and B is detected in a plurality of directions.
[0012]
<<
According to a third aspect of the present invention, there is provided an image change extraction method for obtaining an image change for two input images A and B, wherein a sample step of extracting a plurality of minute regions from the image A and a correspondence between the minute regions A search step of searching for a portion from the image B to obtain the motion vectors of the plurality of minute regions, and a group of the motion vectors obtained in the search step is divided by clustering, and the motion vector group is smoothed for each of the sections. , A coordination step to increase the continuity of the movement vector group, an iterative step of repeating the search step and the coordination step to increase the search accuracy of the corresponding portion, and to determine the movement vector group, and a space for the movement vector group determined in the iteration step. Detecting a change and obtaining a tomographic change between the images A and B.
[0013]
<< Claim 4 >>
According to a fourth aspect of the present invention, in the image change extraction method according to any one of the first to third aspects, a sample step, a search step, and a subdivided image obtained by dividing the images A and B into boundaries are provided. The coordination step, the repetition step, and the detection step are each performed.
[0014]
<< Claim 5 >>
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute a sample step, a search step, a coordination step, an iterative step, and a detection step according to any one of the first to fourth aspects.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0016]
<< 1st Embodiment >>
The first embodiment is an embodiment corresponding to claims 1, 2, and 5.
FIG. 1 is a flowchart illustrating an image change extraction method (image processing program) executed on a computer. FIG. 2 is a diagram showing a state of the processing process.
Hereinafter, the image change extraction method will be described in the order of the step numbers shown in FIG.
[0017]
Step S1: The computer acquires two images A and B at different photographing times.
[0018]
Step S2: The computer extracts minute regions from the image A at predetermined intervals.
[0019]
Step S3: The computer creates a movement vector on the memory in association with each minute area. This movement vector is vector data having a micro area on the image A as a start point and a corresponding point on the image B as an end point. The computer initializes the elements of these motion vectors to (0,0).
[0020]
Step S4: The computer sets a search range on the image B near the end point of each movement vector. The computer searches for a corresponding portion that substantially matches the minute area from within the search range. For such a search, for example, a template matching method such as a residual sequential test method is used. The computer updates the movement vector for each minute area based on the search results.
[0021]
Step S5: The computer determines whether or not the group of movement vectors has converged from the update status of the movement vectors in step S4.
Here, when the movement vector group does not converge, the computer shifts the operation to step S6.
On the other hand, when the movement vector group has converged, the computer shifts the operation to step S7.
[0022]
Step S6: The computer sets a horizontally long flat block H (see FIG. 2) for each movement vector. The computer obtains the median of the movement vector for each flat block H, and increases the spatial continuity of the movement vector in the horizontal direction. After this operation, the computer returns the operation to Step S4. As a result, the operations of steps S4 to S6 are repeated until the movement vector group converges.
[0023]
Step S7: On the other hand, when the movement vector group has converged, the computer obtains a spatial differential (difference) in the vertical direction for the movement vector group. From this spatial derivative, the computer obtains a point where the movement vector discontinuously changes in the vertical direction (tomographic line F2 in FIG. 2).
[0024]
Step S8: The computer initializes the elements of the movement vector group to (0, 0).
[0025]
Step S9: On the image B, the computer sets a search range near the end point of each movement vector. The computer searches for a corresponding portion that substantially matches the minute area from within the search range. For such a search, for example, a residual sequential test method or the like is used. The computer updates the movement vector for each minute area based on the search results.
[0026]
Step S10: The computer determines whether or not the movement vector group has converged based on the update state of the movement vector in step S9.
Here, when the movement vector group does not converge, the computer shifts the operation to step S11.
On the other hand, when the movement vector group has converged, the computer shifts the operation to step S12.
[0027]
Step S11: The computer sets a vertically long flat block V (see FIG. 2) for each movement vector. The computer obtains the median of the movement vector for each flat block V, and increases the spatial continuity of the movement vector in the vertical direction. After this operation, the computer returns the operation to step S9. As a result, the operations of steps S9 to S11 are repeated until the movement vector group converges.
[0028]
Step S12: On the other hand, when the movement vector group has converged, the computer obtains a spatial differential (difference) in the movement vector group in the horizontal direction. From this spatial derivative, the computer obtains a position where the movement vector changes discontinuously in the horizontal direction (tomographic line F1 in FIG. 2).
[0029]
Step S13: The computer synthesizes the spatial derivatives obtained in steps S7 and S12, and specifies the position of the tomographic change.
[0030]
By the above-described series of operations, it is possible to obtain the location of the tomographic change occurring between the images A and B (tomographic lines F1 and F2 in FIG. 2).
Next, another embodiment will be described.
[0031]
<< 2nd Embodiment >>
The second embodiment is an embodiment corresponding to
FIG. 3 is a flowchart illustrating an image change extraction method (image processing program) executed on a computer. FIG. 4 and FIG. 5A are conceptual diagrams showing the state of the processing process.
Hereinafter, the image change extraction method will be described in the order of the step numbers in FIG.
[0032]
Step S21: The computer acquires two images A and B at different photographing times.
[0033]
Step S22: The computer extracts minute regions from the image A at predetermined intervals.
[0034]
Step S23: The computer creates a movement vector on the memory in association with each minute area. This movement vector is vector data having a micro area on the image A as a start point and a corresponding point on the image B as an end point. The computer initializes the elements of these motion vectors to (0,0).
[0035]
Step S24: The computer sets a search range on the image B near the end point of each movement vector. The computer searches for a corresponding portion that substantially matches the minute area from within the search range. For such a search, for example, a template matching method such as a residual sequential test method is used. The computer updates the movement vector for each minute area based on the search results.
[0036]
Step S25: The computer determines whether or not the movement vector group has converged based on the update state of the movement vector in step S24.
Here, when the movement vector group does not converge, the computer shifts the operation to Step S26.
On the other hand, when the movement vector group has converged, the computer shifts the operation to Step S28.
[0037]
Step S26: As shown in FIG. 4, the computer executes clustering based on the XY component values of the movement vector. By this clustering, the movement vector group is divided into a plurality of sections (sections R1 and R2 shown in FIG. 5A). For the clustering here, for example, a K-means algorithm is used.
[0038]
Step S27: The computer obtains the median of the movement vector for each section. Note that the median processing here may be performed over the entire area of one section, or may be executed for each local block in the section. By such processing, the spatial continuity of the movement vector is independently enhanced for each section.
After such an operation, the computer returns the operation to step S24. As a result, the operations of steps S24 to S27 are repeated until the movement vector group converges.
[0039]
Step S28: On the other hand, when the movement vector group has converged, the computer obtains the spatial differentiation (difference) in the vertical and horizontal directions for the movement vector group. From this spatial derivative, the computer obtains a portion where the motion vector changes discontinuously (tomographic lines F3 and F4 shown in FIG. 5A).
[0040]
<< About the processing result of the second embodiment >>
6A to 6C show specific processing steps in the second embodiment.
FIG. 6A is an image A before a tomogram is generated. On the other hand, FIG. 6B is an image B after a tomographic image has been generated.
FIG. 6C is a diagram in which the above-described processing (the flowchart shown in FIG. 3) is performed on these images A and B, and a tomographic change is detected. From FIG. 6C, it can be seen that a rectangular tomographic change between the images A and B occurred at the lower left of the screen.
[0041]
<< Supplementary information of the embodiment >>
In the first and second embodiments, the movement vector group is smoothed by the median process. However, the present invention is not limited to this. For example, the movement vector group may be smoothed by averaging processing or majority processing.
[0042]
In the first and second embodiments described above, the case where the entire image is processed at one time has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as described in claim 4, the processing may be executed in units of subdivided images obtained by dividing the images A and B into boundaries.
[0043]
In the first embodiment, a tomographic change is detected using a vertically long or horizontally long flat block. However, the present invention is not limited to this. For example, a flat block inclined at an angle may be used.
[0044]
In the second embodiment, as shown in FIG. 5A, the case where the image is divided into two sections R1 and R2 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5B, it may be divided into three or more sections R1 to R3 by clustering. In this case, it is possible to detect a tomographic change more finely.
[0045]
In the second embodiment, clustering is performed based on the XY component values of the movement vector. However, the present invention is not limited to this. For example, clustering may be performed based on the polar coordinate values of the movement vector. In this case, clustering can be performed based on the direction or magnitude of the movement vector.
[0046]
【The invention's effect】
<< Claim 1 >>
According to the image change extraction method of the first aspect, the motion vector is smoothed in flat block units.
Usually, the contradiction (discontinuous change) of the movement vector caused by a mistake in the search step occurs only sporadically, and does not show a directionality like a change in tomography. Therefore, the inconsistency of the one-shot motion vector can be sufficiently eliminated by smoothing the flat block unit regardless of the uneven shape of the flat block.
On the other hand, in the tomographic portion, a discontinuous change occurs in the movement vector group at the tomographic line. Here, it is assumed that the long axis direction of the flat block substantially matches the direction of the tomographic line. At this time, the direction of the change of the movement vector group substantially coincides with the short axis direction of the flat block. Therefore, even if smoothing is performed in units of flat blocks mainly in the major axis direction, discontinuous changes on the tomographic line are hardly eliminated.
As described above, in the present invention, a single discontinuous change due to a search error is reduced, and a discontinuous change on a tomographic line extending in the longitudinal direction is well preserved.
Therefore, after determining the motion vector, by detecting discontinuous changes in the motion vector group in the short axis direction of the flat block, it is possible to accurately detect a tomographic change occurring between images.
[0047]
<< Claim 2 >>
In the image change extraction method according to the second aspect, a search step, a coordination step, a repetition step, and a detection step are executed for a plurality of types of flat blocks having different short-axis directions. As a result, it is possible to accurately detect a tomographic change running in a plurality of directions on the image space.
[0048]
<< Claim 3 >>
According to the third aspect of the present invention, the movement vector group is divided by clustering, and the movement vector group is independently smoothed for each of the divisions.
Usually, the inconsistency (discontinuous change) of the movement vector caused by a mistake in the search step occurs sporadically. Therefore, it can be sufficiently reduced by the smoothing process for each section.
On the other hand, when there is a tomographic change between images, the movement vector group changes at the tomographic line. Therefore, in the clustering described above, there is a high possibility that the movement vector group is divided by the tomographic line. Therefore, in the smoothing processing for each section, there is little possibility that the movement vector is smoothed over the tomographic line, and discontinuous changes on the tomographic line are hardly eliminated.
As described above, according to the present invention, a single discontinuous change due to a search error is reduced, and the discontinuous change on the tomographic line is well preserved.
Therefore, after determining the movement vector, by detecting the discontinuous change of the movement vector group, it is possible to accurately detect a tomographic change occurring between images.
[0049]
<< Claim 4 >>
In the image change extraction method according to the fourth aspect, a sample step, a search step, a coordination step, a repetition step, and a detection step are executed in units of subdivided images obtained by dividing the images A and B into boundaries.
In particular, when clustering is performed as in
Furthermore, in the case of
[0050]
<< Claim 5 >>
A program described in claim 5 causes a computer to execute a sample step, a search step, a coordination step, a repetition step, and a detection step described in any one of claims 1 to 4. Therefore, it is possible to execute the image change extraction method according to any one of claims 1 to 4 on a computer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating an image change extraction method according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a processing process according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an image change extraction method according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating clustering according to a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of the second embodiment.
FIG. 6 is a photograph of a halftone image on a display for showing a processing result of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
H Horizontal flat block V Vertical flat block R1 to R3 Regions F1 to F5 divided by clustering
Claims (5)
前記画像Aから複数の微小領域を抽出する標本ステップと、
前記微小領域の対応箇所を前記画像B上からそれぞれ探索して、前記複数の微小領域の移動ベクトルを求める探索ステップと、
前記探索ステップで求めた前記移動ベクトルの群を、画像空間上に予め定められる扁平ブロックの単位に平滑化して、前記移動ベクトル群の連続性を高める協調ステップと、
前記探索ステップおよび前記協調ステップを反復して前記対応箇所の探索精度を上げ、前記移動ベクトル群を確定する反復ステップと、
前記反復ステップで確定した前記移動ベクトル群について、前記扁平ブロックの短軸方向の変化を検出し、前記画像A,B間の断層変化を求める検出ステップと
を有することを特徴とする画像変化抽出方法。An image change extraction method for obtaining an image change for two input images A and B,
A sample step of extracting a plurality of minute regions from the image A;
A search step of respectively searching the image B for a corresponding location of the minute area to obtain a movement vector of the plurality of minute areas;
A coordination step of smoothing the group of the motion vectors obtained in the search step into units of flat blocks predetermined on an image space to increase the continuity of the motion vector group;
An iterative step of repeating the search step and the coordination step to increase the search accuracy of the corresponding portion, and determining the movement vector group;
Detecting a change in the short axis direction of the flat block with respect to the movement vector group determined in the repetition step, and obtaining a tomographic change between the images A and B. .
前記短軸方向の異なる複数種類の前記扁平ブロックについて、前記探索ステップ、前記協調ステップ、前記反復ステップおよび前記検出ステップを各実行し、前記画像A,B間の断層変化を複数方向にわたって検出することを特徴とする画像変化抽出方法。The image change extraction method according to claim 1,
Executing the search step, the coordination step, the repetition step, and the detection step for each of the plurality of types of the flat blocks having different short-axis directions to detect a tomographic change between the images A and B in a plurality of directions. An image change extraction method characterized by the following.
前記画像Aから複数の微小領域を抽出する標本ステップと、
前記微小領域の対応箇所を前記画像B上からそれぞれ探索して、前記複数の微小領域の移動ベクトルを求める探索ステップと、
前記探索ステップで求めた前記移動ベクトルの群をクラスタリングにより区分し、前記移動ベクトル群を前記区分ごとに平滑化して、前記移動ベクトル群の連続性を高める協調ステップと、
前記探索ステップおよび前記協調ステップを反復して前記対応箇所の探索精度を上げ、前記移動ベクトル群を確定する反復ステップと、
前記反復ステップで確定した前記移動ベクトル群について空間変化を検出し、前記画像A,B間の断層変化を求める検出ステップと
を有することを特徴とする画像変化抽出方法。An image change extraction method for obtaining an image change for two input images A and B,
A sample step of extracting a plurality of minute regions from the image A;
A search step of respectively searching the image B for a corresponding location of the minute area to obtain a movement vector of the plurality of minute areas;
Coordinating the movement vector group obtained in the search step by clustering, smoothing the movement vector group for each of the sections, and increasing the continuity of the movement vector group;
An iterative step of repeating the search step and the coordination step to increase the search accuracy of the corresponding portion, and determining the movement vector group;
Detecting a spatial change with respect to the movement vector group determined in the iterative step, and obtaining a tomographic change between the images A and B.
画像A,Bを境界分割した細分画像の単位に、前記標本ステップ、前記探索ステップ、前記協調ステップ、前記反復ステップおよび前記検出ステップを各実行する
ことを特徴とする画像変化抽出方法。The image change extraction method according to any one of claims 1 to 3,
An image change extraction method, wherein each of the sample step, the search step, the coordination step, the repetition step, and the detection step is executed in units of subdivided images obtained by dividing the images A and B into boundaries.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の前記標本ステップ、前記探索ステップ、前記協調ステップ、前記反復ステップおよび前記検出ステップ
を実行させるための画像処理プログラムOn the computer,
An image processing program for executing the sample step, the search step, the coordination step, the iterative step, and the detection step according to any one of claims 1 to 4.
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