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JP4578767B2 - Object recognition device and object recognition program - Google Patents
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JP4578767B2 - Object recognition device and object recognition program - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドーナツ等の物体の種別を認識して判別する物体認識装置および物体認識プログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図18は、従来の物体認識装置を示すブロック図である。同図に示すように、従来の物体認識装置は、撮像部141と、画像保持部142と、物体領域決定部143と、テクスチャ学習データベース144と、色学習データベース145と、テクスチャ解析部146と、色解析部147と、判別部148とを備えて構成されている。
【0003】
撮像部141は例えばカメラであり、ドーナツ等の物体を撮像する。以下、物体としてドーナツを例に説明する。画像保持部142は撮像部141で撮像された画像を保持し、物体領域決定部143は当該画像中のドーナツが撮影されている領域を決定する。一方、テクスチャ解析部146は、ドーナツの模様(テクスチャ)を解析する。但し、テクスチャ学習データベース144にはドーナツの種類毎にその模様が記憶されており、テクスチャ解析部146は、テクスチャ学習データベース144に記憶されている情報を参照してドーナツの模様を判別する。
【0004】
また、色解析部147は、物体領域決定部143が決定した領域内の色を調べる。但し、色学習データベース145にはドーナツの種類毎にその色が記憶されており、色解析部147は、色学習データベース145に記憶されている情報を参照してドーナツの色を判別する。そして、判別部148は、テクスチャ解析部146および色解析部147による各解析結果に基づいて、ドーナツの種類を決定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記説明した従来の物体認識装置では、模様は同じだが色が反転しているドーナツを識別することは困難であった。図19に、模様は全く同じであるが色が反転している互いに種類の異なる2つのドーナツ151,152を示す。同図に示すように、2つのドーナツ151,152は、それぞれ茶色部分153と白色部分154を有しており、2つの色のドーナツ151,152における面積は同じである。このようなドーナツ151,152では、テクスチャ解析の結果は同じになり、茶色部分153と白色部分154の占める面積が同じであるため色解析の結果も同じになる。このため、従来の物体認識装置では、これら2つのドーナツ151,152を種類が違うものであると判別することができないという問題点があった。
【0006】
図20に、従来の物体認識装置では識別が不可能な異なる種類のドーナツの他の例を示す。同図に示すように、ドーナツ161とドーナツ162の種類はそれぞれ異なり、全体にわたってほぼ同じ模様、色であるが、クリーム等の内容物の充填口である領域163,164の色(すなわちクリームの色)のみが異なっている。従来の物体認識装置では、画像全体の解析を行った後、模様および色を全体的に鑑みて判別するため、ドーナツ161,162のように全体的に同じ模様、色のドーナツでは、それぞれ種類の異なるものと判別することは困難であるという問題点があった。
【0007】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、模様が同じで色が反転している物体や、一部の領域で違いがあるものの全体として模様および色が同じ物体を正確に判別することのできる物体認識装置および物体認識プログラムを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る物体認識装置は、物体が撮影された画像を保持する画像保持手段と、前記画像保持手段に保持されている画像中の前記物体が撮影されている領域を決定する物体領域決定手段と、前記物体領域決定手段によって決定された領域を複数の小領域に分割する領域分割手段と、前記画像保持手段に保持されている画像を輝度と色相の各情報に変換する色情報変換手段と、前記色情報変換手段によって変換された画像の色情報を輝度と色相の成分毎に前記領域分割手段によって分割された小領域毎に前記物体の模様として解析する特徴抽出手段と、前記領域分割手段によって分割された小領域毎の、前記特徴抽出手段によって解析された模様情報保持する特徴保持手段と、物体の種類毎に色と模様に関する特徴を記憶した特徴記憶手段と、前記特徴抽出手段によって判別された前記物体の特徴と、前記特徴記憶手段に記憶されている物体の特徴とを比較することによって、前記画像中の物体の種別を判別する物体判別手段と、を備えている。したがって、模様が同じで色が反転している物体を正確に判別することができる。
【0010】
また、本発明に係る物体認識装置は、前記物体領域決定手段によって決定された領域の大きさに応じて、当該領域を構成する小領域の一辺の長さを決定するためのパラメータを設定するパラメータ設定手段を備え、前記特徴抽出手段は、前記パラメータ設定手段によって設定されたパラメータに従って、前記物体の模様を解析する。したがって、物体の模様を正確に解析することができる。
【0011】
また、本発明に係る物体認識装置は、前記パラメータ設定手段は、前記物体領域決定手段によって決定された領域を複数に分割した各小領域の周波数成分と当該周波数成分の向きによってパラメータを決定する。したがって、模様、すなわち周波数成分に応じて適切なパラメータを決定することができる。
【0012】
また、本発明に係る物体認識装置は、前記特徴保持手段は、物体の種類毎に模様毎の輝度と色相の各情報を記憶していることが望ましい。
【0013】
また、本発明に係る物体認識装置は、前記パラメータ設定手段が設定するパラメータの変更を指示するパラメータ変更指示手段を備え、前記物体判別手段によって前記画像中の物体の種別を判別できなかったとき、前記パラメータ変更指示手段は、前記物体領域決定手段によって決定された領域を前記小領域よりも小さな複数の少領域に分割するためのパラメータに変更するよう前記領域分割手段に指示する。このように、画像中の物体の種別を判別できなかったとき、より小さな小領域に分割されるため、細部の特徴を抽出できるようになる。
【0015】
また、本発明に係る物体認識方法は、物体が撮影された画像を保持する画像保持ステップと、前記保持されている画像中の前記物体が撮影されている領域を決定する物体領域決定ステップと、前記物体領域決定ステップによって決定された領域を複数の小領域に分割する領域分割ステップと、前記保持されている画像を輝度と色相の色情報に変換する色情報変換ステップと、前記色情報変換ステップによって変換された画像の色情報を輝度と色相の成分毎に前記領域分割ステップによって分割された小領域毎に前記物体の模様として解析する特徴抽出ステップと、前記領域分割ステップによって分割された小領域毎の、前記特徴抽出解析ステップによって解析された模様情報保持する特徴保持ステップと、物体の種類毎に色と模様に関する特徴を記憶した特徴記憶ステップと、前記特徴保持ステップによって判別された前記物体の特徴と、前記特徴記憶ステップに記憶されている物体の特徴とを比較することによって、前記画像中の物体の種別を判別する物体判別ステップと、を備えている。したがって、模様が同じで色が反転している物体を正確に判別することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る物体認識装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態の説明では、本発明に係る物体認識装置について詳述するが、本発明に係る物体認識プログラムについては、物体認識装置に含まれる各構成要素として実現するためのプログラムであることから、当該プログラムに関する説明は以下の説明に含まれる。
【0018】
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明に係る物体認識装置の第1の実施形態を示すブロック図である。同図に示すように、第1の実施形態の物体認識装置は、撮像部1と、画像保持部2と、特許請求の範囲の物体領域決定手段に該当する物体領域決定部3と、色情報変換手段に該当する色情報変換部4と、変換画像保持部5と、パラメータ設定手段に該当するパラメータ設定部6と、パラメータ保持部7と、画像読込部8と、模様解析手段および色特徴判別手段に該当する特徴抽出部9と、特徴量保持部10と、物体判別手段に該当する判別部11と、特徴記憶手段に該当する学習データ保持部12と、結果保持部13と、領域分割手段に該当する読込単位保持部14とを備えて構成されており、ドーナツ等の物体を撮像して最終的には当該物体の種類を認識して判別するものである。以下、認識および判別する対象としての物体をドーナツを例に説明する。
【0019】
以下、本実施形態の物体認識装置が有する各構成要素について説明する。
撮像部1は例えばカメラであり、ドーナツを撮像するものである。また、画像保持部2は、撮像部1で撮像された画像を保持するものである。また、物体領域決定部3は、当該画像中のドーナツが撮影されている領域を決定するものである。また、色情報変換部4は、画像保持部2に保持された画像を輝度と色相の色情報を持つ画像に変換するものである。また、変換画像保持部5は、色情報変換部4によって変換された画像を保持するものである。
【0020】
また、パラメータ設定部6は、物体領域決定部3によって決定された領域の大きさに合わせて、ドーナツの模様(テクスチャ)を決定するパラメータを設定するためのものである。なお、パラメータ設定部6で設定されるパラメータは、物体領域決定部3によって決定された領域を複数に分割した各小領域の周波数成分とその周波数成分の向きによって決定される。パラメータ保持部7は、パラメータ設定部6によって決定されたパラメータを保持するものである。また、読込単位保持部14は、物体領域決定部3によって決定された領域を小領域に細分化して保持するものである。
【0021】
また、画像読込部8は、変換画像保持部5に保持された画像を、読込単位保持部14に保持された小領域単位で読み込むものである。また、特徴抽出部9は、パラメータ保持部7によって保持されたパラメータに従って、画像読込部8によって読み込まれた領域の画像の特徴を抽出するものである。また、特徴量保持部10は、特徴抽出部9によって抽出された特徴を保持するものである。また、判別部11は、特徴量保持部10に保持された特徴を学習データ保持部12に保持された内容と比較して、撮像部1で撮像されたドーナツの種類を判別するものである。また、結果保持部13は、判別部11による判別結果を保持するものである。
【0022】
以下、本実施形態の物体認識装置についてより詳細に説明する。
図2は、撮像部1によってドーナツ22を撮影した画像21を示す説明図である。ドーナツ22を撮影する際、撮像部1とドーナツの位置関係が変わるため、ドーナツ22の大きさは一定ではない。また、物体領域決定部3は、正四角形の枠23をドーナツ22に接するよう領域を設定する。枠23を設定した後、枠23内の領域が読込単位保持部14によって小領域31に分割された様子を図3に示す。枠23内の領域の画像が小領域31に分割された後、特徴抽出部9は小領域31毎に模様(テクスチャ)を解析する。
【0023】
このテクスチャ解析は、図4に示すガボールフィルタを用いて行う。ガボールフィルタは、「Multichannel Texture Analysis Using Localized Spatial Filters」(Alan Conrad Bovik,Marianna Clark,Wilson S. Geilser, IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence,12巻1号1990年1月)で、式(1)および式(2)によって定義されている。ガボールフィルタは、式(1)に示すように、ガウス関数412で表現される部分と周波数成分413で表される部分との積で表される。
【0024】
【数1】

Figure 0004578767
【0025】
【数2】
Figure 0004578767
【0026】
式(1)および式(2)において、φはガボールフィルタの方向、Fはガボールフィルタの周波数、λはガウス関数の扁平比、σはスケールパラメータ(ぼかしの程度)を表している。
【0027】
これらを図で表すと、周波数成分は図4に示す符号414、ガウス関数は図4に示す符号415のように表され、ガボールフィルタはこれらの積から図4の符号416に示すウェーブレットプロフィールで表現することができる。
【0028】
図5は、ガボールフィルタによってドーナツのテクスチャを求める様子を示している。式(1)のφとFを変えることにより、図5(a)に示すように、ガボールフィルタとして方向と周波数の異なるもの51a,51b,51cを作成しておき、これらを図5(b)に示すようにドーナツ全体52を小領域53に分けたそれぞれの部分と掛け合わせ、ドーナツの周波数別、方向別の成分を抽出する。ガボールフィルタの周波数Fの取り得る値は、F0=1/L,F1=2F0,F2=2F1,・・・である。ここで、Lはフィルタの大きさ(図4参照)である。
【0029】
そして、小領域53の画像データをxy座標上でf(x、y)と表せば、式(3)のように画像データとガボールフィルタを畳み込み積分することにより、小領域53の周波数成分を求めることができる。
【0030】
【数3】
Figure 0004578767
【0031】
図6は、画像保持部2に保持された画像を色情報を持つ画像に変換する方法を示している。撮像部1で撮像された画像のRGBの信号を色情報変換部4において輝度L*、色相a*、b*の情報31,32,33に変換する。この変換は式(4)によって行うことができる。
【0032】
【数4】
Figure 0004578767
【0033】
なお、本実施の形態においては、色情報としてCIE均等色空間であるL*,a*,b*を用いたが、これに限られるわけではなく、CIE均等色空間L*,u*,v*、輝度信号Yと2つの色差信号Cr,Cbからなる画像信号Y,I,QおよびY,U,V、あるいはマンセル空間のような均等視知覚空間上のH,V,C、H,L,Sなどの色情報を用いても良い。
【0034】
図7は、変換画像保持部5、読込単位保持部14、画像読込部8、特徴抽出部9および特徴量保持部10の関係を示すブロック図である。変換画像保持部5には、画像が輝度L*、色相a*、b*の情報を持つ画像に変換されて保持されている。また、読込単位保持部14には、変換画像保持部5に保持された画像を小領域68に分割する際の大きさと各々の画像上での位置が保持されている。画像読込部8は、これら3つの画像情報(L*、a*、b*)を小領域68毎に読み込む。
【0035】
図7に示すように、特徴抽出部9は、フィルタ71と判別部72とによって構成されている。フィルタ71は、画像読込部8が読み込んだ領域の画像に対して、式(2)によるフィルタ処理を施す。当該フィルタ処理では、読み込んだ領域の画像が小領域67のようにドーナツ以外の情報を多く(例えば、所定割合以上)含む情報を破棄する。そして、特徴量保持部10は、特徴抽出部9で得られた結果をフィルタの周波数F0,F1,…Fn毎かつL*、a*、b*の各情報毎に合計して、情報74,75,76として保持する。
【0036】
図8は、判別部11によるドーナツの種類の決定方法を説明するブロック図である。学習データ保持部12は、L*、a*、b*の比率に関する情報をドーナツの種類(例えば、チョコレート、アーモンドクランチ、コーヒーロール等)毎に保持している。判別部11は、特徴量保持部10が保持するドーナツの周波数成分毎の色情報(74,75,76)と、学習データ保持部12が保持する特徴量である各ドーナツの周波数成分毎の色情報(121,122,123)とを比較して、最も近いものをドーナツの種類として決定する。
【0037】
以上説明したように、本実施形態の物体認識装置によれば、撮像部1で撮像された画像からドーナツ等の物体が撮影されている領域を決定した後、当該領域を複数の小領域に分割している。そして、当該分割された小領域毎にテクスチャ(模様)の解析を行い、各小領域の周波数成分毎の輝度L*、色相a*、b*を各情報毎に合計して得られた色情報から物体の特徴を抽出して、その比率を学習データ保持部12に保持されている情報と比較することにより物体を判別している。このため、テクスチャと色の配分が同じで色が反転している物体であっても正確に判別することができる。
【0038】
〔第2の実施形態〕
図9は、本発明に係る物体認識装置の第2の実施形態を示すブロック図である。同図に示すように、第2の実施形態の物体認識装置は、第1の実施形態の物体認識装置が有する構成要素に加えて、特許請求の範囲のパラメータ変更指示手段に該当する判別領域変更部15、物体領域保持部91および学習データ変更部92が設けられている。また、学習データ保持部12には、第1の実施の形態で使用したのと同様の学習データ124〜126と共に、学習データ127〜129が付加されている。さらに、本実施形態の特徴量保持部10は、第1の特徴量保持部10aと第2の特徴量保持部10bを有している。
【0039】
図10は、本実施形態の読込単位保持部14の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、読込単位保持部14は、小領域生成部101と、小領域保持部102と、小領域走査部103と、比較部104と、特徴保持部105と、比較結果保持部106とを内部に有して構成されている。小領域生成部101は、物体領域決定部3によって決定された領域を小領域に分割するものである。また、小領域保持部102は、小領域生成部101によって分割された結果生成された各小領域の画像上の位置に関する情報を保持するものである。また、小領域走査部103は、小領域保持部102に保持された小領域を順に走査するものであり、各小領域の画像上の位置を画像読込部8に知らせる。
【0040】
また、特徴保持部105は、ドーナツの一部が特殊な形状を有していると現れる特徴量を保持するものである。また、比較部104は、特徴抽出部9から得られた特徴と特徴保持部105から得られた特徴量とを比較するものであり、一致した場合はその小領域の番号を比較結果保持部106に格納する。また、比較結果保持部106は、特徴保持部105から送られた比較結果を保持するものである。
【0041】
以上の構成要素を備えた読込単位保持部14に判別領域変更部15からの入力があった場合、小領域走査部103は、比較結果保持部106に保持された小領域の番号を順に走査し、小領域保持部102に保持されている小領域の画像上の位置を画像読込部8に出力する。
【0042】
次に、本実施形態の物体認識装置の動作について、図11〜図13を参照して説明する。まず、図11に示すように、ドーナツの内容物充填口(以下「充填口」という。)112の部分に判定領域111を設定する。この判定領域内の模様を調べると、領域内に充填口またはその一部C3やD3が含まれているため、図11に示す符号B2やB3等の他の領域とは異なる特徴量が得られる。このような特徴量を予め特徴保持部105に記憶させておき、特徴抽出部9が抽出した特徴量と一致した場合は、その小領域番号を比較結果保持部106に保持する。
【0043】
一方、判別部11でドーナツ全体の特徴量を調べた結果、充填口の部分を詳しく調べないと判別が困難な種類のドーナツであることが判明した場合、判別領域変更部15は、パラメータ設定部6にパラメータの変更を指示する。パラメータ設定部6は、小領域の一辺の長さを第1の実施形態で説明した小領域の半分とするパラメータを設定し、パラメータ保持部7に保持する。なお、判定領域を半分としたパラメータは、図4に示したガボールフィルタのウェーブレットプロフィールにおける一辺Lが1/2の場合に相当する。また、画像読込部8は、読込単位保持部14に保持された、図11に示した小領域C3,D3を参照して、変換画像保持部5に保持された画像の中から小領域C3,D3に対応する画像を読み込む。
【0044】
図12は、小領域C3,D3をさらに分割した様子を示す説明図である。また、図13は、さらに分割された小領域によって画像が読み込まれた様子を示す説明図である。同図に示すように、小領域C3,D3は4分割されている。特徴抽出部9によって得られた色情報が第2の特徴量保持部10bに入力されると、判別部11は、図13(a)に示す画像から図13(b)の領域C3,D3を取り出した後、充填口112にかからない部分Eは図13(c)に示すように破棄され、最終的には、図13(d)に示すように充填口112の部分のみを残す。そして、当該残った部分の特徴を学習データ保持部12の各学習データを参照することにより、ドーナツの種類を判別する。
【0045】
以上説明したように、本実施形態の物体認識装置によれば、判別部11で物体全体の特徴を調べた結果、判別が困難な種類の物体であることが判明したときは、小領域をさらに分割し、判別可能な領域を絞り込んだ上で当該領域の特徴を抽出して、学習データ保持部12に保持されている情報と比較している。このため、全体の色と模様は同じで一部分のみが異なる物体を正確に判別することができる。
【0046】
〔第3の実施形態〕
第3の実施形態の物体認識装置は、図14に示すように、ドーナツの撮影画像に対して小領域A21を設定し、当該小領域A21をドーナツの撮影画像全体にわたって少しずつ走査していく。小領域A21は、図15に示すように1/4や1/16に細分化され、図16に示すようにフィルタを用いて畳み込み積分することによって、ドーナツの充填口の位置を決定することができる。
【0047】
図15は、小領域A21の細分化についての説明図である。小領域A21は、小領域A21と同じ大きさの領域A31、小領域A21の1/4の大きさの領域A32、小領域A21の1/16の大きさの領域A33に分割される。それぞれ1個、4個、16個の領域があり、合計21個の領域になる。
【0048】
図16は、小領域A21がドーナツの充填口の位置する場合についての説明図である。符号A41はドーナツの充填口に位置する小領域A21を拡大した様子であり、符号A32は小領域A41と同じ大きさの領域、符号A43は小領域A41の1/4の大きさの領域、符号A44は小領域A41の1/16の大きさの領域を示している。
【0049】
本実施形態では、図4でも説明した方向と周波数の異なるガボールフィルタを図16の符号A45,A46のように作成しておき、領域A43に対してはフィルタA45を用いて、領域A44に対してはフィルタA46を用いて畳み込み積分を行う。このようなフィルタリングを行うことにより、小領域A21が充填口の位置以外に位置した場合よりも、畳み込み積分の結果として大きな値を得ることができるため、ドーナツの充填口の位置を知ることができる。
【0050】
図17は、本発明に係る物体認識装置の第3の実施形態を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の物体認識装置は、第1の実施形態の物体認識装置が有する撮像部1、画像保持部2、特許請求の範囲の物体領域決定手段に該当する物体領域決定部3、パラメータ設定手段に該当するパラメータ設定部6、パラメータ保持部7、画像読込手段に該当する画像読込部8、特徴判別手段に該当する特徴抽出部9、特徴記憶手段に該当する特徴量保持部10、物体判別手段に該当する判別部11および結果保持部13に加えて、読込領域決定手段に該当する読込領域決定部41と、充填口特徴量保持部43と、小領域位置判別手段に該当する小領域位置判別部45と、色情報記憶手段に該当する色データ保持部47とを備えて構成されている。
【0051】
読込領域決定部41は、上記説明した小領域A21をドーナツの撮影画像上で走査して画像の読込領域を決定するものである。また、各位置において、小領域A21を細分化した領域も順に指定していく。画像読込部8は、この領域の位置と大きさに合わせて画像データを読み込む。一方、パラメータ保持部7は、読込領域決定部41が決定した領域に応じて、図16に示したフィルタA45,A46のパラメータを特徴抽出部9に提供する。そして、特徴抽出部9は、画像読込部8が読み込んだ画像データに対してパラメータ保持部7から提供されたパラメータのフィルタを用いて畳み込み積分を行うことによって画像の特徴を抽出する。
【0052】
充填口特徴量保持部43は、小領域A21がドーナツの充填口に位置したときに得られる特徴抽出部9による畳み込み積分の典型的な特徴を保持するものである。また、小領域位置判別部45は、特徴抽出部9で得られた特徴と、充填口特徴量保持部43が保持する特徴とを比較することによって、小領域A21がドーナツの充填口に位置するか否かを判別するものである。
【0053】
また、色データ保持部47は、ドーナツ毎に充填口の色に関するデータを保持するものである。判別部11は、小領域位置判別部45によって小領域A21がドーナツの充填口に位置すると判別された場合に、小領域A21の画像の色を色データ保持部47に保持されている色データと比較することによって、撮像部1で撮像されたドーナツの種類を判別する。
【0054】
以上説明したように、本実施形態の物体認識装置によれば、ドーナツの充填口の位置を判別して、充填口の色からドーナツの種類を判別することができる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る物体認識装置および物体認識プログラムによれば、模様が同じで色が反転している物体や、一部の領域で違いがあるものの全体として模様および色が同じ物体を正確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る物体認識装置の第1の実施形態を示すブロック図
【図2】撮像部によってドーナツを撮影した画像を示す説明図
【図3】撮影画像中のドーナツに枠を設定し、当該枠内を小領域に分割した様子を示す説明図
【図4】ガボールフィルタの周波数成分、ガウス関数およびウェーブレットプロフィールを示す説明図
【図5】ガボールフィルタによってドーナツのテクスチャを求める様子を示す説明図
【図6】画像を輝度、色相、彩度の情報を持つ画像に変換する方法を示すブロック図
【図7】変換画像保持部5、読込単位保持部14、画像読込部8、特徴抽出部9および特徴量保持部10の関係を説明するブロック
【図8】判別部11によるドーナツの種類の決定方法を説明するブロック図
【図9】本発明に係る物体認識装置の第2の実施形態を示すブロック図
【図10】第2の実施形態の読込単位保持部の内部構成を示すブロック図
【図11】撮像部によるドーナツの撮影画像を示す説明図
【図12】小領域をさらに分割した様子を示す説明図
【図13】さらに分割された小領域によって画像が読み込まれた様子を示す説明図
【図14】ドーナツの撮影画像に対して小領域A21を設定した説明図
【図15】小領域A21の細分化についての説明図
【図16】小領域A21がドーナツの充填口の位置する場合についての説明図
【図17】本発明に係る物体認識装置の第3の実施形態を示すブロック図
【図18】従来の物体認識装置を示すブロック図
【図19】模様は全く同じであるが色が反転している互いに種類の異なる2つのドーナツを示す説明図
【図20】従来の物体認識装置では識別が不可能な異なる種類のドーナツの他の例を示す説明図
【符号の説明】
1 撮像部
3 物体領域決定部
4 色情報変換部
5 変換画像保持部
6 パラメータ設定部
8 画像読込部
9 特徴抽出部
11 判別部
12 学習データ保持部
14 読込単位保持部
15 判別領域変更部
101 小領域生成部
102 小領域保持部
103 小領域走査部
104 比較部
105 特徴保持部
106 比較結果保持部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an object recognition device and an object recognition program for recognizing and determining the type of an object such as a donut.
[0002]
[Prior art]
FIG. 18 is a block diagram showing a conventional object recognition apparatus. As shown in the figure, the conventional object recognition apparatus includes an imaging unit 141, an image holding unit 142, an object region determination unit 143, a texture learning database 144, a color learning database 145, a texture analysis unit 146, A color analysis unit 147 and a determination unit 148 are provided.
[0003]
The imaging unit 141 is a camera, for example, and images an object such as a donut. Hereinafter, a donut will be described as an example of the object. The image holding unit 142 holds the image picked up by the image pickup unit 141, and the object region determination unit 143 determines a region where the donut in the image is shot. On the other hand, the texture analysis unit 146 analyzes the donut pattern (texture). However, the texture learning database 144 stores the pattern for each type of donut, and the texture analysis unit 146 determines the donut pattern by referring to the information stored in the texture learning database 144.
[0004]
In addition, the color analysis unit 147 checks the color in the region determined by the object region determination unit 143. However, the color learning database 145 stores the color for each type of donut, and the color analysis unit 147 refers to the information stored in the color learning database 145 to determine the color of the donut. Then, the determination unit 148 determines the type of donut based on each analysis result by the texture analysis unit 146 and the color analysis unit 147.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional object recognition apparatus described above, it has been difficult to identify donuts having the same pattern but inverted colors. FIG. 19 shows two different types of donuts 151 and 152 having the same pattern but having the colors reversed. As shown in the figure, the two donuts 151 and 152 each have a brown portion 153 and a white portion 154, and the areas of the two color donuts 151 and 152 are the same. In such donuts 151 and 152, the result of the texture analysis is the same, and since the area occupied by the brown portion 153 and the white portion 154 is the same, the result of the color analysis is also the same. For this reason, the conventional object recognition apparatus has a problem that it is not possible to determine that these two donuts 151 and 152 are of different types.
[0006]
FIG. 20 shows another example of different types of donuts that cannot be identified by a conventional object recognition apparatus. As shown in the figure, the types of donuts 161 and donuts 162 are different from each other and have almost the same pattern and color throughout, but the colors of the regions 163 and 164 which are filling ports for contents such as cream (that is, the color of the cream) Only) is different. In the conventional object recognition apparatus, after the entire image is analyzed, the pattern and color are discriminated in consideration of the entire pattern. Therefore, in the donuts having the same pattern and color as in the donuts 161 and 162, each kind of There was a problem that it was difficult to discriminate them from different ones.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object having the same pattern and reversed color, or an object having the same pattern and color as a whole although there are differences in some areas. An object of the present invention is to provide an object recognition apparatus and an object recognition program capable of accurately discriminating.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an object recognition apparatus according to the present invention captures an image holding unit that holds an image obtained by shooting an object, and the object in the image held by the image holding unit. Object area determining means for determining an area, area dividing means for dividing the area determined by the object area determining means into a plurality of small areas, and information on brightness and hue for the image held in the image holding means Color information conversion means for converting to color information of the image converted by the color information conversion means For each luminance and hue component Feature extraction means for analyzing as a pattern of the object for each small area divided by the area dividing means, and pattern information analyzed by the feature extraction means for each small area divided by the area dividing means The Feature holding means for holding, feature storage means for storing features relating to color and pattern for each type of object, features of the object determined by the feature extraction means, and objects stored in the feature storage means Object discriminating means for discriminating the type of the object in the image by comparing with the feature. Therefore, it is possible to accurately discriminate an object having the same pattern and reversed color.
[0010]
Further, the object recognition apparatus according to the present invention is a parameter for setting a parameter for determining the length of one side of a small area constituting the area according to the size of the area determined by the object area determining means. Comprising setting means, Feature extraction The means analyzes the pattern of the object according to the parameter set by the parameter setting means. Therefore, the pattern of the object can be analyzed accurately.
[0011]
In the object recognition apparatus according to the present invention, the parameter setting unit determines a parameter based on a frequency component of each small region obtained by dividing the region determined by the object region determination unit and a direction of the frequency component. Therefore, an appropriate parameter can be determined according to the pattern, that is, the frequency component.
[0012]
Further, the object recognition apparatus according to the present invention provides the above Characteristic The holding means preferably stores information on luminance and hue for each pattern for each type of object.
[0013]
Further, the object recognition apparatus according to the present invention includes parameter change instruction means for instructing change of a parameter set by the parameter setting means, and when the object determination means cannot determine the type of the object in the image, The parameter change instructing unit instructs the region dividing unit to change the parameter determined by the object region determining unit to a parameter for dividing the region into a plurality of small regions smaller than the small region. As described above, when the type of the object in the image cannot be determined, it is divided into smaller sub-regions, so that it is possible to extract detailed features.
[0015]
Further, the object recognition method according to the present invention includes an image holding step for holding an image in which an object is shot, an object region determining step for determining a region in which the object is shot in the held image, An area dividing step for dividing the area determined by the object area determining step into a plurality of small areas, a color information converting step for converting the held image into color information of luminance and hue, and the color information converting step The color information of the image converted by For each luminance and hue component A feature extraction step for analyzing as a pattern of the object for each small region divided by the region division step, and a pattern information analyzed by the feature extraction analysis step for each small region divided by the region division step The A feature holding step for holding, a feature storing step for storing features relating to color and pattern for each type of object, a feature of the object determined by the feature holding step, and an object stored in the feature storing step An object discriminating step for discriminating the type of the object in the image by comparing with the feature. Therefore, it is possible to accurately discriminate an object having the same pattern and reversed color.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an object recognition apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the description of each embodiment, the object recognition apparatus according to the present invention will be described in detail. However, the object recognition program according to the present invention is a program to be realized as each component included in the object recognition apparatus. Therefore, the description regarding the program is included in the following description.
[0018]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an object recognition apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the object recognition apparatus according to the first embodiment includes an imaging unit 1, an image holding unit 2, an object region determining unit 3 corresponding to the object region determining means in the claims, and color information. Color information conversion unit 4 corresponding to the conversion unit, converted image holding unit 5, parameter setting unit 6 corresponding to the parameter setting unit, parameter holding unit 7, image reading unit 8, pattern analysis unit and color feature determination A feature extraction unit 9 corresponding to the means, a feature amount holding unit 10, a discrimination unit 11 corresponding to the object discrimination unit, a learning data holding unit 12 corresponding to the feature storage unit, a result holding unit 13, and a region dividing unit. And a reading unit holding unit 14 corresponding to the above, which captures an image of an object such as a donut and finally recognizes and determines the type of the object. Hereinafter, an object to be recognized and discriminated will be described by taking a donut as an example.
[0019]
Hereinafter, each component which the object recognition apparatus of this embodiment has will be described.
The imaging part 1 is a camera, for example, and images a donut. The image holding unit 2 holds an image captured by the imaging unit 1. The object region determination unit 3 determines a region where a donut is photographed in the image. The color information conversion unit 4 converts the image held in the image holding unit 2 into an image having color information of luminance and hue. The converted image holding unit 5 holds the image converted by the color information converting unit 4.
[0020]
The parameter setting unit 6 is for setting a parameter for determining a donut pattern (texture) according to the size of the region determined by the object region determination unit 3. The parameter set by the parameter setting unit 6 is determined by the frequency component of each small region obtained by dividing the region determined by the object region determining unit 3 into a plurality of parts and the direction of the frequency component. The parameter holding unit 7 holds parameters determined by the parameter setting unit 6. Further, the reading unit holding unit 14 holds the area determined by the object area determining unit 3 by subdividing it into small areas.
[0021]
The image reading unit 8 reads the image held in the converted image holding unit 5 in units of small areas held in the reading unit holding unit 14. The feature extraction unit 9 extracts the feature of the image of the area read by the image reading unit 8 according to the parameters held by the parameter holding unit 7. The feature amount holding unit 10 holds the features extracted by the feature extraction unit 9. The determining unit 11 compares the feature held in the feature amount holding unit 10 with the content held in the learning data holding unit 12 to determine the type of donut imaged by the imaging unit 1. Further, the result holding unit 13 holds the discrimination result by the discrimination unit 11.
[0022]
Hereinafter, the object recognition apparatus of this embodiment will be described in more detail.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an image 21 obtained by photographing the donut 22 by the imaging unit 1. When photographing the donut 22, the size of the donut 22 is not constant because the positional relationship between the imaging unit 1 and the donut changes. Further, the object area determination unit 3 sets an area so that the square frame 23 is in contact with the donut 22. FIG. 3 shows how the area within the frame 23 is divided into small areas 31 by the reading unit holding unit 14 after the frame 23 is set. After the image of the area in the frame 23 is divided into the small areas 31, the feature extraction unit 9 analyzes the pattern (texture) for each small area 31.
[0023]
This texture analysis is performed using a Gabor filter shown in FIG. The Gabor filter is “Multichannel Texture Analysis Using Localized Spatial Filters” (Alan Conrad Bovik, Marianna Clark, Wilson S. Geilser, IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 12, No. 1, January 1990). And defined by equation (2). The Gabor filter is represented by the product of a part represented by a Gaussian function 412 and a part represented by a frequency component 413, as shown in Expression (1).
[0024]
[Expression 1]
Figure 0004578767
[0025]
[Expression 2]
Figure 0004578767
[0026]
In Expressions (1) and (2), φ represents the Gabor filter direction, F represents the Gabor filter frequency, λ represents the Gaussian function flat ratio, and σ represents the scale parameter (the degree of blurring).
[0027]
When these are represented graphically, the frequency component is represented by reference numeral 414 shown in FIG. 4, the Gaussian function is represented by reference numeral 415 shown in FIG. 4, and the Gabor filter is expressed by the wavelet profile indicated by reference numeral 416 in FIG. can do.
[0028]
FIG. 5 shows how a donut texture is obtained using a Gabor filter. By changing φ and F in the equation (1), as shown in FIG. 5A, the Gabor filters 51a, 51b, 51c having different directions and frequencies are prepared, and these are shown in FIG. As shown in FIG. 4, the entire donut 52 is multiplied with each portion divided into small areas 53, and components for each frequency and direction of the donut are extracted. Possible values of the frequency F of the Gabor filter are F0 = 1 / L, F1 = 2F0, F2 = 2F1,. Here, L is the size of the filter (see FIG. 4).
[0029]
If the image data of the small region 53 is expressed as f (x, y) on the xy coordinates, the frequency component of the small region 53 is obtained by convolving and integrating the image data and the Gabor filter as shown in Expression (3). be able to.
[0030]
[Equation 3]
Figure 0004578767
[0031]
FIG. 6 shows a method for converting an image held in the image holding unit 2 into an image having color information. The RGB signal of the image picked up by the image pickup unit 1 is converted into luminance L by the color information conversion unit 4. * , Hue a * , B * Information 31, 32, 33. This conversion can be performed by equation (4).
[0032]
[Expression 4]
Figure 0004578767
[0033]
In the present embodiment, L, which is a CIE uniform color space, is used as color information. * , a * , b * However, the present invention is not limited to this, and the CIE uniform color space L * , u * , v * , Image signals Y, I, Q and Y, U, V consisting of luminance signal Y and two color difference signals Cr, Cb, or H, V, C, H, L, on a uniform vision perception space such as Munsell space Color information such as S may be used.
[0034]
FIG. 7 is a block diagram showing the relationship between the converted image holding unit 5, the reading unit holding unit 14, the image reading unit 8, the feature extraction unit 9, and the feature amount holding unit 10. The converted image holding unit 5 displays an image with luminance L * , Hue a * , B * It is converted into an image having the information and stored. Further, the reading unit holding unit 14 holds the size when the image held in the converted image holding unit 5 is divided into small areas 68 and the position on each image. The image reading unit 8 reads these three pieces of image information (L * , A * , B * ) Is read for each small area 68.
[0035]
As illustrated in FIG. 7, the feature extraction unit 9 includes a filter 71 and a determination unit 72. The filter 71 performs the filtering process according to the expression (2) on the image in the area read by the image reading unit 8. In the filtering process, information including a large amount of information other than the donut (for example, a predetermined ratio or more) such as the small area 67 in the image of the read area is discarded. Then, the feature amount holding unit 10 uses the result obtained by the feature extracting unit 9 for each of the filter frequencies F0, F1,. * , A * , B * Are stored as information 74, 75, 76.
[0036]
FIG. 8 is a block diagram illustrating a method for determining the type of donut by the determination unit 11. The learning data holding unit 12 is L * , A * , B * Is stored for each type of donut (for example, chocolate, almond crunch, coffee roll, etc.). The determination unit 11 includes color information (74, 75, 76) for each frequency component of the donut held by the feature amount holding unit 10 and a color for each frequency component of each donut that is the feature amount held by the learning data holding unit 12. The information (121, 122, 123) is compared, and the closest one is determined as the type of donut.
[0037]
As described above, according to the object recognition device of the present embodiment, after determining an area where an object such as a donut is captured from an image captured by the imaging unit 1, the area is divided into a plurality of small areas. is doing. Then, the texture (pattern) is analyzed for each of the divided small areas, and the luminance L for each frequency component of each small area is analyzed. * , Hue a * , B * The features of the object are extracted from the color information obtained by summing the information for each piece of information, and the ratio is compared with the information held in the learning data holding unit 12 to discriminate the object. For this reason, even an object having the same texture and color distribution and an inverted color can be accurately identified.
[0038]
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the object recognition apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the object recognition apparatus according to the second embodiment is configured to change the discrimination area corresponding to the parameter change instruction means in the claims in addition to the constituent elements of the object recognition apparatus according to the first embodiment. A unit 15, an object area holding unit 91, and a learning data changing unit 92 are provided. In addition, learning data 127 to 129 are added to the learning data holding unit 12 together with learning data 124 to 126 similar to those used in the first embodiment. Furthermore, the feature amount holding unit 10 of the present embodiment includes a first feature amount holding unit 10a and a second feature amount holding unit 10b.
[0039]
FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of the reading unit holding unit 14 of the present embodiment. As shown in the figure, the reading unit holding unit 14 includes a small region generation unit 101, a small region holding unit 102, a small region scanning unit 103, a comparison unit 104, a feature holding unit 105, and a comparison result holding unit. 106 inside. The small area generation unit 101 divides the area determined by the object area determination unit 3 into small areas. The small area holding unit 102 holds information regarding the position on the image of each small area generated as a result of the division by the small area generation unit 101. The small area scanning unit 103 sequentially scans the small areas held in the small area holding unit 102 and notifies the image reading unit 8 of the position of each small area on the image.
[0040]
The feature holding unit 105 holds a feature amount that appears when a part of the donut has a special shape. The comparison unit 104 compares the feature obtained from the feature extraction unit 9 and the feature quantity obtained from the feature holding unit 105. If they match, the comparison result holding unit 106 assigns the number of the small region. To store. The comparison result holding unit 106 holds the comparison result sent from the feature holding unit 105.
[0041]
When there is an input from the discrimination region changing unit 15 to the reading unit holding unit 14 having the above components, the small region scanning unit 103 sequentially scans the numbers of the small regions held in the comparison result holding unit 106. The position on the image of the small area held in the small area holding unit 102 is output to the image reading unit 8.
[0042]
Next, the operation of the object recognition apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 11, a determination region 111 is set in a portion of a doughnut filling port (hereinafter referred to as “filling port”) 112. When the pattern in the determination area is examined, since the filling port or a part thereof C3 or D3 is included in the area, a characteristic amount different from that of other areas such as reference numerals B2 and B3 shown in FIG. 11 is obtained. . Such a feature amount is stored in advance in the feature holding unit 105, and when the feature amount matches the feature amount extracted by the feature extraction unit 9, the small region number is held in the comparison result holding unit 106.
[0043]
On the other hand, as a result of investigating the feature amount of the whole donut by the discriminating unit 11, if it is found that the type of donut is difficult to discriminate unless the portion of the filling port is examined in detail, the discriminating region changing unit 15 6 is instructed to change the parameter. The parameter setting unit 6 sets a parameter that sets the length of one side of the small region to half of the small region described in the first embodiment, and stores the parameter in the parameter holding unit 7. Note that the parameter with the determination region being halved corresponds to the case where the side L in the wavelet profile of the Gabor filter shown in FIG. 4 is ½. The image reading unit 8 refers to the small regions C3 and D3 shown in FIG. 11 held in the reading unit holding unit 14, and selects the small regions C3 and C3 from the images held in the converted image holding unit 5. The image corresponding to D3 is read.
[0044]
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state in which the small areas C3 and D3 are further divided. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which an image is read by a further divided small area. As shown in the figure, the small areas C3 and D3 are divided into four. When the color information obtained by the feature extraction unit 9 is input to the second feature amount holding unit 10b, the determination unit 11 extracts the regions C3 and D3 in FIG. 13B from the image shown in FIG. After removal, the portion E that does not reach the filling port 112 is discarded as shown in FIG. 13C, and finally only the portion of the filling port 112 is left as shown in FIG. Then, the type of the donut is determined by referring to each learning data of the learning data holding unit 12 for the feature of the remaining part.
[0045]
As described above, according to the object recognition apparatus of the present embodiment, when the characteristics of the entire object are checked by the determination unit 11, if it is determined that the object is a kind of object that is difficult to determine, the small area is further reduced. After dividing and narrowing down the discriminable area, the features of the area are extracted and compared with the information held in the learning data holding unit 12. For this reason, it is possible to accurately discriminate an object having the same overall color and pattern but different only in part.
[0046]
[Third Embodiment]
As illustrated in FIG. 14, the object recognition apparatus according to the third embodiment sets a small area A <b> 21 for a captured image of a donut, and scans the small area A <b> 21 little by little over the entire captured image of the donut. The small region A21 is subdivided into 1/4 or 1/16 as shown in FIG. 15, and the position of the filling port of the donut can be determined by performing convolution integration using a filter as shown in FIG. it can.
[0047]
FIG. 15 is an explanatory diagram for subdividing the small area A21. The small area A21 is divided into an area A31 having the same size as the small area A21, an area A32 having a size 1/4 of the small area A21, and an area A33 having a size 1/16 of the small area A21. There are 1, 4 and 16 areas, respectively, for a total of 21 areas.
[0048]
FIG. 16 is an explanatory diagram for the case where the small region A21 is located at the filling port of the donut. Reference sign A41 is an enlarged view of the small area A21 located at the filling port of the donut. Reference sign A32 is an area having the same size as the small area A41. Reference sign A43 is an area having a quarter size of the small area A41. A44 indicates an area that is 1/16 the size of the small area A41.
[0049]
In the present embodiment, Gabor filters having different directions and frequencies as described in FIG. 4 are created as indicated by reference numerals A45 and A46 in FIG. 16, and the filter A45 is used for the region A43 and the region A44 is used. Performs convolution integration using filter A46. By performing such filtering, a larger value can be obtained as a result of the convolution integral than when the small region A21 is located at a position other than the position of the filling port, so that the position of the filling port of the donut can be known. .
[0050]
FIG. 17 is a block diagram showing a third embodiment of the object recognition apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the object recognition apparatus according to the present embodiment includes an image pickup unit 1, an image holding unit 2, and an object region corresponding to the object region determination unit of the claims included in the object recognition device according to the first embodiment. The determining unit 3, the parameter setting unit 6 corresponding to the parameter setting unit, the parameter holding unit 7, the image reading unit 8 corresponding to the image reading unit, the feature extracting unit 9 corresponding to the feature discrimination unit, and the feature quantity corresponding to the feature storage unit In addition to the holding unit 10, the discriminating unit 11 corresponding to the object discriminating unit, and the result holding unit 13, the reading region determining unit 41 corresponding to the reading region determining unit, the filling port feature amount holding unit 43, and the small region position determining unit Are provided with a small region position determination unit 45 corresponding to the above and a color data holding unit 47 corresponding to the color information storage means.
[0051]
The reading area determination unit 41 scans the small area A21 described above on the image of the donut and determines an image reading area. In each position, areas obtained by subdividing the small area A21 are also specified in order. The image reading unit 8 reads image data in accordance with the position and size of this area. On the other hand, the parameter holding unit 7 provides the parameters of the filters A45 and A46 shown in FIG. 16 to the feature extraction unit 9 according to the region determined by the reading region determination unit 41. Then, the feature extraction unit 9 extracts image features by performing convolution integration on the image data read by the image reading unit 8 using a parameter filter provided from the parameter holding unit 7.
[0052]
The filling port feature amount holding unit 43 holds typical features of the convolution integral performed by the feature extraction unit 9 obtained when the small region A21 is located at the filling port of the donut. In addition, the small region position determination unit 45 compares the feature obtained by the feature extraction unit 9 with the feature held by the filling port feature amount holding unit 43, so that the small region A21 is positioned at the filling port of the donut. Or not.
[0053]
The color data holding unit 47 holds data related to the color of the filling port for each donut. When the small region position determining unit 45 determines that the small region A21 is located at the filling port of the donut, the determining unit 11 determines the color of the image of the small region A21 and the color data held in the color data holding unit 47. By comparing, the type of the donut imaged by the imaging unit 1 is determined.
[0054]
As described above, according to the object recognition device of the present embodiment, the position of the dough filling port can be determined, and the type of the donut can be determined from the color of the filling port.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the object recognition device and the object recognition program of the present invention, the same pattern and color as a whole although the pattern is the same and the color is reversed, or there are differences in some areas. An object can be accurately identified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an object recognition apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an image obtained by photographing a donut by an imaging unit.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which a frame is set on a donut in a photographed image and the inside of the frame is divided into small regions.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing frequency components, Gaussian functions, and wavelet profiles of a Gabor filter.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state where a texture of a donut is obtained by a Gabor filter
FIG. 6 is a block diagram illustrating a method for converting an image into an image having luminance, hue, and saturation information.
FIG. 7 is a block for explaining the relationship among a converted image holding unit 5, a reading unit holding unit 14, an image reading unit 8, a feature extracting unit 9, and a feature amount holding unit 10;
FIG. 8 is a block diagram illustrating a method for determining the type of donut by the determination unit 11
FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the object recognition apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of a reading unit holding unit according to the second embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a captured image of a donut by an imaging unit.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state where a small area is further divided;
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which an image is read by a further divided small area.
FIG. 14 is an explanatory diagram in which a small area A21 is set for a captured image of a donut.
FIG. 15 is an explanatory diagram of subdivision of the small area A21.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a case where the small region A21 is located at the filling port of the donut.
FIG. 17 is a block diagram showing a third embodiment of the object recognition apparatus according to the present invention.
FIG. 18 is a block diagram showing a conventional object recognition device.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing two different types of donuts having the same pattern but having the colors reversed.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing another example of different types of donuts that cannot be identified by a conventional object recognition device.
[Explanation of symbols]
1 Imaging unit
3 Object region determination unit
4-color information converter
5 Conversion image holding unit
6 Parameter setting section
8 Image reading part
9 Feature extraction unit
11 Discriminator
12 Learning data holding unit
14 Reading unit holding part
15 Discrimination area changing section
101 Small region generator
102 Small area holding part
103 Small area scanning unit
104 comparison part
105 Feature holding unit
106 Comparison result holding unit

Claims (6)

物体が撮影された画像を保持する画像保持手段と、
前記画像保持手段に保持されている画像中の前記物体が撮影されている領域を決定する物体領域決定手段と、
前記物体領域決定手段によって決定された領域を複数の小領域に分割する領域分割手段と、
前記画像保持部に保持されている画像を輝度と色相の色情報に変換する色情報変換手段と、
前記色情報変換手段によって変換された画像の色情報を輝度と色相の成分毎に前記領域分割手段によって分割された小領域毎に前記物体の模様として解析する特徴抽出手段と、
前記領域分割手段によって分割された小領域毎の、前記特徴抽出手段によって解析された模様情報保持する特徴保持手段と、
物体の種類毎に色と模様に関する特徴を記憶した特徴記憶手段と、
前記特徴保持手段によって判別された前記物体の特徴と、前記特徴記憶手段に記憶されている物体の特徴とを比較することによって、前記画像中の物体の種別を判別する物体判別手段と、
を備えたことを特徴とする物体認識装置。
Image holding means for holding an image of an object photographed;
An object area determining means for determining an area where the object in the image held in the image holding means is photographed;
Area dividing means for dividing the area determined by the object area determining means into a plurality of small areas;
Color information conversion means for converting the image held in the image holding unit into luminance and hue color information;
Analyzing the color information of the image converted by the color information conversion means as a pattern of the object for each small area divided by the area dividing means for each component of luminance and hue ;
Feature holding means for holding pattern information analyzed by the feature extraction means for each of the small areas divided by the area dividing means;
Feature storage means for storing features relating to color and pattern for each type of object;
An object discriminating unit that discriminates the type of the object in the image by comparing the feature of the object discriminated by the feature holding unit with the feature of the object stored in the feature storage unit;
An object recognition apparatus characterized by comprising:
前記物体領域決定手段によって決定された領域の大きさに応じて、当該領域を構成する小領域の一辺の長さを決定するためのパラメータを設定するパラメータ設定手段を備え、
前記特徴抽出手段は、前記パラメータ設定手段によって設定されたパラメータに従って、前記物体の模様を解析することを特徴とする請求項1記載の物体認識装置。
In accordance with the size of the area determined by the object area determination means, parameter setting means for setting a parameter for determining the length of one side of the small area constituting the area,
The object recognition apparatus according to claim 1, wherein the feature extraction unit analyzes the pattern of the object in accordance with the parameter set by the parameter setting unit.
前記パラメータ設定手段は、前記物体領域決定手段によって決定された領域を複数に分割した各小領域の周波数成分と当該周波数成分の向きによってパラメータを決定することを特徴とする請求項2記載の物体認識装置。  3. The object recognition according to claim 2, wherein the parameter setting unit determines a parameter based on a frequency component of each small region obtained by dividing the region determined by the object region determining unit into a plurality of regions and a direction of the frequency component. apparatus. 前記特徴保持手段は、物体の種類毎に模様毎の輝度と色相の各情報を記憶していることを特徴とする請求項1、2または3記載の物体認識装置。  4. The object recognition apparatus according to claim 1, wherein the feature holding means stores information on luminance and hue for each pattern for each type of object. 前記パラメータ設定手段が設定するパラメータの変更を指示するパラメータ変更指示手段を備え、
前記物体判別手段によって前記画像中の物体の種別を判別できなかったとき、前記パラメータ変更指示手段は、前記物体領域決定手段によって決定された領域を前記小領域よりも小さな複数の少領域に分割するためのパラメータに変更するよう前記領域分割手段に指示することを特徴とする請求項2記載の物体認識装置。
Parameter change instruction means for instructing change of parameters set by the parameter setting means,
When the object determination unit cannot determine the type of the object in the image, the parameter change instruction unit divides the region determined by the object region determination unit into a plurality of small regions smaller than the small region. The object recognition apparatus according to claim 2, wherein the region dividing unit is instructed to change the parameter to a parameter for the purpose.
物体が撮影された画像を保持する画像保持ステップと、
前記保持されている画像中の前記物体が撮影されている領域を決定する物体領域決定ステップと、
前記物体領域決定ステップによって決定された領域を複数の小領域に分割する領域分割ステップと、
前記保持されている画像を輝度と色相の色情報に変換する色情報変換ステップと、
前記色情報変換ステップによって変換された画像の色情報を輝度と色相の成分毎に前記領域分割ステップによって分割された小領域毎に前記物体の模様として解析する特徴抽出ステップと、
前記領域分割ステップによって分割された小領域毎の、前記特徴抽出解析ステップによって解析された模様情報保持する特徴保持ステップと、
物体の種類毎に色と模様に関する特徴を記憶した特徴記憶ステップと、
前記特徴保持ステップによって判別された前記物体の特徴と、前記特徴記憶ステップに記憶されている物体の特徴とを比較することによって、前記画像中の物体の種別を判別する物体判別ステップと、
を備えたことを特徴とする物体認識方法。
An image holding step for holding an image of an object photographed;
An object area determination step for determining an area in which the object in the held image is captured;
A region dividing step of dividing the region determined by the object region determining step into a plurality of small regions;
A color information conversion step for converting the held image into color information of luminance and hue;
A feature extraction step of analyzing the color information of the image converted by the color information conversion step as a pattern of the object for each small region divided by the region division step for each component of luminance and hue ;
A feature holding step for holding pattern information analyzed by the feature extraction analysis step for each small region divided by the region dividing step;
A feature storage step for storing features relating to colors and patterns for each type of object;
An object determination step of determining the type of the object in the image by comparing the feature of the object determined in the feature holding step with the feature of the object stored in the feature storage step;
An object recognition method comprising:
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