JP5277155B2

JP5277155B2 - 照合装置、照合方法及びコンピュータプログラム

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Publication number: JP5277155B2
Application number: JP2009294950A
Authority: JP
Inventors: 信男檜垣
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: JP2011134235A

Description

本発明は、図形の模様を照合するための技術に関する。

従来から、画像中に含まれる図形の模様を、予め登録された図形の模様と一致するか否か照合するための技術が提案されている。例えば、非特許文献１には、ｒ−θ曲線を使用することによって上記の照合を行う技術が開示されている。また、上記の照合を行う技術としては、ｒ−θ曲線を使用する方法以外にも様々な技術が提案されている。

谷内田正彦著，「ロボットビジョン」，昭晃堂，ｐ．１０８−１０９

しかしながら、ｒ−θ曲線を使用した照合技術には、類似した図形の照合を正確に行うことが困難であると言う問題がある。そのため、画像中に含まれる図形の模様と、予め登録された図形の模様とが類似している場合には、一致すると誤って照合してしまうことがあった。また、他の照合技術では、照合処理に要する計算コストが大きいため、処理に時間を要してしまうと言う問題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、計算コストを抑えつつ、照合の精度を向上させることを可能とする技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、照合装置（例えば、実施形態における照合装置１０）であって、入力された図形（（例えば、実施形態における対象図形）の模様についてエッジを抽出するエッジ抽出部（例えば、実施形態におけるエッジ抽出部１００）と、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角（例えば、実施形態における回転各θ）毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線（例えば、実施形態における探索直線７０）と前記エッジとの交点に関する特徴量を第一特徴量として抽出する第一特徴量抽出部（例えば、実施形態における第一特徴量抽出部１０１）と、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を、前記第一特徴量抽出部とは異なる基準で第二特徴量として抽出する第二特徴量抽出部（例えば、実施形態における第二特徴量抽出部１０２）と、前記第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、入力された図形の模様について照合を行う照合部（例えば、実施形態における照合部１０４）と、を備える。

本発明の一態様は、上記の照合装置であって、前記第一特徴量抽出部は、前記探索直線上に第一基準点及び第一探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第一探索開始点から所定の第一探索方向に位置し最も前記第一探索開始点に近い交点を第一交点とし、前記第一交点と前記第一基準点との距離に基づいて前記第一特徴量を抽出し、前記第二特徴量抽出部は、前記探索直線上に第二基準点及び第二探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第二探索開始点から所定の第二探索方向に位置し最も前記第二探索開始点に近い交点を第二交点とし、前記第二交点と前記第二基準点との距離に基づいて前記第二特徴量を抽出し、前記第一基準点と前記第二基準点、前記第一探索開始点と前記第二探索開始点、前記第一探索方向と前記第二探索方向、のうち、少なくともいずれか一組が異なる点又は方向であることを特徴とする、請求項１に記載の照合装置。

本発明の一態様は、上記の照合装置であって、前記所定の中心点は、前記入力された図形の中心であることを特徴とする。

本発明の一態様は、照合方法であって、照合装置が、入力された図形の模様についてエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、照合装置が、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を第一特徴量として抽出する第一特徴量抽出ステップと、照合装置が、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を、前記第一特徴量抽出部とは異なる基準で第二特徴量として抽出する第二特徴量抽出ステップと、照合装置が、前記第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、入力された図形の模様について照合を行う照合ステップと、を備える。

本発明の一態様は、コンピュータプログラムであって、入力された図形の模様についてエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を第一特徴量として抽出する第一特徴量抽出ステップと、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を、前記第一特徴量抽出部とは異なる基準で第二特徴量として抽出する第二特徴量抽出ステップと、前記第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、入力された図形の模様について照合を行う照合ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。

本発明では、第一特徴量と、第一特徴量とは異なる基準で抽出された第二特徴量との二つの特徴量に基づいて照合が行われる。また、エッジの抽出や、各回転角の角度方向に伸びる探索直線とエッジとの交点の検出などの処理は、一般的に行われる照合処理の中では計算コストが低い処理である。そのため、本発明によって、計算コストを抑えつつ、照合の精度を向上させることを可能となる。
また、所定の中心点が入力された図形の中心であるように構成された本発明によれば、入力された図形の回転の影響を軽減させ、照合の精度を向上させることが可能となる。

照合装置の機能構成を表す概略ブロック図である。エッジ抽出部に入力される画像データの具体例を表す図である。エッジ抽出部によって生成されるエッジデータの具体例を表す図である。第一特徴量及び第二特徴量の第１具体例を表す図である。第一特徴量及び第二特徴量の第２具体例を表す図である。第一特徴量及び第二特徴量の第３具体例を表す図である。第一特徴量及び第二特徴量の第４具体例を表す図である。第一特徴量及び第二特徴量の第５具体例を表す図である。第一特徴量及び第二特徴量の第６具体例を表す図である。第一特徴量及び第二特徴量の第７具体例を表す図である。照合装置の動作の流れを表すフローチャートである。図２Ａ及び図２Ｂの図形について抽出された第一特徴量及び第二特徴量の具体例を表すグラフである。

図１は、照合装置１０の機能構成を表す概略ブロック図である。照合装置１０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、照合用プログラムを実行することによってエッジ抽出部１００、第一特徴量抽出部１０１、第二特徴量抽出部１０２、基準特徴量記憶部１０３、照合部１０４を備える装置として機能する。なお、照合装置１０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。照合装置１０は、所定の図形（以下「基準図形」という。）から予め抽出された特徴量（以下、「基準特徴量」という。）を有しており、入力される画像データに含まれる図形が基準図形と一致するか否か照合する。

エッジ抽出部１００は、画像データの入力を受け付ける。エッジ抽出部１００に入力される画像データは、照合装置１０が照合処理の対象とする図形（以下、「対象図形」という。）の画像である。エッジ抽出部１００は、入力された画像データに対しエッジ抽出用フィルタを適用することによって、入力された画像データからエッジを抽出する。エッジ抽出用フィルタの具体例として、Ｓｏｂｅｌフィルタ、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ、Ｋｉｒｓｃｈフィルタ、ラプラシアンフィルタ等がある。エッジ抽出部１００は、入力された画像から抽出したエッジを表すデータ（エッジデータ）を生成し、第一特徴量抽出部１０１及び第二特徴量抽出部１０２に送信する。

第一特徴量抽出部１０１及び第二特徴量抽出部１０２は、それぞれ同じエッジデータから第一特徴量及び第二特徴量を抽出する。第一特徴量と第二特徴量とは、それぞれ異なる基準に基づいて抽出される。

第一特徴量抽出部１０１の処理について説明する。まず、第一特徴量抽出部１０１は、エッジデータ中に中心点を設定する。中心点とは、その後の処理で用いられる回転角θの中心となる点である。中心点は、対象図形の重心であっても良いし、その他の所定の基準によって定められる点であっても良い。ここでいう対象図形の重心とは、例えば対象図形が円形である場合にはその中心であり、対象図形が正多角形であれば対角線の交点である。以下の説明では、中心点の具体例として円の中心を用いる。

次に、第一特徴量抽出部１０１は、中心点を軸とした所定の複数の回転角θ毎に、個別第一特徴量ｒ１（θ）を抽出する。個別第一特徴量ｒ１（θ）は、回転角θ毎に検出される第一交点と、回転角θ毎に設けられる第一基準点との距離を表す値である。所定の全ての回転角θに対する個別第一特徴量ｒ１（θ）の集合が第一特徴量である。たとえば、第一特徴量抽出部１０１は、回転角１度毎に１度から３６０度まで３６０の個別第一特徴量ｒ１（θ）を抽出するように構成されても良い。

次に、回転角θ毎の個別第一特徴量ｒ１（θ）の算出方法について説明する。まず、第一特徴量抽出部１０１は、ある回転角θにおいて、中心点から回転角θの角度方向に伸びる直線（以下、「探索直線」という。）上に第一探索開始点を設ける。次に、第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から、探索直線に沿って、所定の方向（以下、「第一探索方向」という。）に第一交点の探索を開始する。第一交点とは、エッジデータに含まれるエッジと探索直線との交点であって、第一探索開始点から第一探索方向に存在する交点のうち最も第一探索開始点に近い交点である。第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から第一探索方向に探索を開始し、最初に検出された交点を第一交点と判定する。そして、第一特徴量抽出部１０１は、第一交点と第一基準点との距離を算出する。算出された値が、回転角θにおける個別第一特徴量ｒ１（θ）となる。なお、第一基準点とは、探索直線上に、所定の基準に従って設けられる点である。第一特徴量抽出部１０１は、所定の全ての回転角θ毎に上記の処理を行い、所定の回転角θ毎に個別第一特徴量ｒ１（θ）を算出する。

次に、第二特徴量抽出部１０２の処理について説明する。まず、第二特徴量抽出部１０２は、エッジデータ中に中心点を設定する。この中心点は、第一特徴量抽出部１０１によって設定される中心点と同じである。中心点の設定は、第一特徴量抽出部１０１と同じ基準で第二特徴量抽出部１０２が行ってもよいし、第一特徴量抽出部１０１から中心点の一について通知を受けてもよい。

次に、第二特徴量抽出部１０２は、中心点を軸とした所定の複数の回転角θ毎に、個別第二特徴量ｒ２（θ）を抽出する。第二特徴量抽出部１０２における所定の複数の各回転角θは、第一特徴量抽出部１０１における各回転角θと同じである。個別第二特徴量ｒ２（θ）は、回転角θ毎に検出される第二交点と、回転角θ毎に設けられる第二基準点との距離を表す値である。所定の全ての回転角θに対する個別第二特徴量ｒ２（θ）の集合が第二特徴量である。

次に、回転角θ毎の個別第二特徴量ｒ２（θ）の算出方法について説明する。まず、第二特徴量抽出部１０２は、ある回転角θにおいて、中心点から回転角θの角度方向に伸びる探索直線上に第二探索開始点を設ける。次に、第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から、探索直線に沿って、所定の方向（以下、「第二探索方向」という。）に第二交点の探索を開始する。第二特徴量抽出部１０２における第二探索方向と、第一特徴量抽出部１０１における第一探索方向とは、同じ方向であっても良いし、異なる方向であっても良い。第二交点とは、エッジデータに含まれるエッジと探索直線との交点であって、第二探索開始点から第二探索方向に存在する交点のうち最も第二探索開始点に近い交点である。第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から第二探索方向に探索を開始し、最初に検出された交点を第二交点と判定する。そして、第二特徴量抽出部１０２は、第二交点と第二基準点との距離を算出する。算出された値が、回転角θにおける個別第二特徴量ｒ２（θ）となる。第二基準点とは、探索直線上に、所定の基準に従って設けられる点である。第二特徴量抽出部１０２は、所定の全ての回転角θ毎に上記の処理を行い、所定の回転角θ毎に個別第二特徴量ｒ２（θ）を算出する。所定の全ての回転角θに対する個別第二特徴量ｒ２（θ）の集合が第二特徴量である。

基準特徴量記憶部１０３は、磁気記憶装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成され、基準特徴量を予め記憶する。基準特徴量は、基準図形から予め抽出された基準第一特徴量及び基準第二特徴量を含む。また、基準第一特徴量及び基準第二特徴量は、それぞれ所定の全ての回転角θに対する個別基準第一特徴量及び個別基準第二特徴量の集合である。基準特徴量記憶部１０３は、複数の基準図形に関する基準特徴量を予め記憶していても良い。なお、後述するように、第一特徴量及び第二特徴量の取得方法（第一基準点、第二基準点、第一探索開始点、第二探索開始点、探索方法などの設定方法）には複数の方法があるが、基準特徴量の基準第一特徴量及び基準第二特徴量が基準図形から抽出される際に適用される方法と、第一特徴量抽出部１０１及び第二特徴量抽出部１０２がそれぞれ第一特徴量及び第二特徴量を抽出する際に適用する方法とは、同じ方法である。

照合部１０４は、第一特徴量抽出部１０１及び第二特徴量抽出部１０２によって抽出された第一特徴量及び第二特徴量と、基準特徴量記憶部１０３に記憶される基準特徴量とを比較することによって、エッジ抽出部１００に入力された画像データに含まれる図形の模様の照合を行う。具体的には、照合部１０４は、第一特徴量、第二特徴量、基準特徴量を用いて以下の式１に基づいて相関値Ｃ_ｍｉｎを算出する。

相関値Ｃ_ｍｉｎは、位相差θ_０が０度から３６０度まで所定の幅で変化する際の、第一特徴量ｒ１_ｎ（θ＋θ_０）及び第二特徴量ｒ２_ｎ（θ＋θ_０）と、基準特徴量ｒ１_ｍ（θ）及び基準特徴量ｒ２_ｍ（θ）との相関を表す値のうち、最も小さい値である。

より具体的には、照合部１０４は例えば以下のように動作する。まず、θ＝０、θ_０＝０として、個別基準第一特徴量ｒ１_ｍ（０）と個別第一特徴量ｒ１_ｎ（０＋０）との差、及び、個別基準第二特徴量ｒ２_ｍ（０）と個別第二特徴量ｒ２_ｎ（０＋０）との差を夫々算出し加算する。次に、照合部１０４は、位相差θ_０の値はそのままで、回転角θの値を所定の幅で３６０まで増加させる。このとき、照合部１０４は、増加させる度に各回転角θにおいて、個別基準第一特徴量ｒ１_ｍ（０）と個別第一特徴量ｒ１_ｎ（０＋０）との差、及び、個別基準第二特徴量ｒ２_ｍ（０）と個別第二特徴量ｒ２_ｎ（０＋０）との差を夫々算出し加算する。そして、照合部１０４は、各回転角θにおいて算出した値の累積値を算出する。照合部１０４は、算出された値を、位相差θ_０＝０における相関値として記憶する。次に、照合部１０４は、位相差θ_０を所定の幅で３６０まで増加させる。このとき、照合部１０４は、増加させる度に各位相差θ_０において、上記の相関値を算出して記憶する。そして、照合部１０４は、算出された各位相差θ_０における相関値を比較し、最も値が小さい相関値を相関値Ｃ_ｍｉｎとして選択する。

照合部１０４は、相関値Ｃ_ｍｉｎと、予め設定されている閾値とを比較する。そして、相関値Ｃ_ｍｉｎが閾値よりも小さい場合には、照合部１０４は、対象図形が基準図形と同じ模様の図形であると判定する。なお、基準特徴量記憶部１０３に複数の基準図形及び基準特徴量が記憶されている場合には、照合部１０４は全ての基準特徴量について相関値Ｃ_ｍｉｎを算出し、閾値よりも小さい相関値Ｃ_ｍｉｎの中で最も小さい相関値Ｃ_ｍｉｎを選択する。そして、照合部１０４は、対象図形は、選択された最も小さい相関値Ｃ_ｍｉｎに関する基準図形と同じ模様の図形であると判定する。

図２（図２Ａ及び図２Ｂ）は、エッジ抽出部１００に入力される画像データの具体例を表す図である。図２Ａでは、一様に着色された円形の領域の内側に、取手付きのカップ及び湯気の模様が白抜きで表されている。図２Ｂでは、一様に着色された円形の領域の内側に、取手のない茶碗及び湯気の模様が白抜きで表されている。なお、図２Ａ及び図２Ｂに表される図形は、エッジ抽出部１００に入力される画像データに含まれる図形の例にすぎない。したがって、エッジ抽出部１００に入力される画像データに含まれる図形は、その他どのような模様の図形であっても良い。

図３は、エッジ抽出部１００によって生成されるエッジデータの具体例を表す図である。図３のエッジデータは、図２Ａの画像から生成されるエッジデータである。以下、図３に示されるエッジデータを具体例として、図４〜図１０を用いて、第一基準点、第二基準点、第一探索開始点、第二探索開始点、第一探索方向、第二探索方向の具体例を示し、第一特徴量及び第二特徴量の７つの具体例それぞれについて説明する。

図４は、第一特徴量及び第二特徴量の第１具体例を表す図である。図４では、第一基準点、第二基準点、第一探索開始点はいずれも円の中心である。そのため、回転角θが変わっても、第一基準点、第二基準点及び第一探索開始点の位置は変わらず一定である。なお、図４及び以降で説明する図５〜１０において、回転角θは、円の中心点２０から水平右方向に伸びる基準線３０から反時計回りに向かう角度として表される。また、第二探索開始点は、第一交点の位置である。第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から円の外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、最初に検出されるエッジの位置を第一交点として検出する。第二特徴量抽出部１０２は、第一特徴量抽出部１０１によって検出された第一交点の位置を第二探索開始点とし、第二探索開始点から円の外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、第二交点を検出する。そして、第一特徴量抽出部１０１は第一基準点と第一交点との距離を個別第一特徴量ｒ１（θ）として抽出し、第二特徴量抽出部１０２は第二基準点と第二交点との距離を個別第二特徴量ｒ２（θ）として抽出する。

図５は、第一特徴量及び第二特徴量の第２具体例を表す図である。図５では、第一基準点、第二基準点、第一探索開始点はいずれも円の中心点２０である。そのため、回転角θが変わっても、第一基準点、第二基準点及び第一探索開始点の位置は変わらず一定である。また、第二探索開始点は、探索直線７０と、外周の円との交点４０である。そして、第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から円の外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から円の中心方向へ探索直線７０に沿って探索を行う。そして、第一特徴量抽出部１０１は第一基準点と第一交点との距離を個別第一特徴量ｒ１（θ）として抽出し、第二特徴量抽出部１０２は第二基準点と第二交点との距離を個別第二特徴量ｒ２（θ）として抽出する。

図６は、第一特徴量及び第二特徴量の第３具体例を表す図である。図６では、第一基準点及び第一探索開始点はいずれも円の中心点２０である。そのため、回転角θが変わっても、第一基準点及び第一探索開始点の位置は変わらず一定である。また、第二基準点及び第二探索開始点は、探索直線７０と、外周の円との交点４０である。そして、第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から円の外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から円の中心方向へ探索直線７０に沿って探索を行う。そして、第一特徴量抽出部１０１は第一基準点と第一交点との距離を個別第一特徴量ｒ１（θ）として抽出し、第二特徴量抽出部１０２は第二基準点と第二交点との距離を個別第二特徴量ｒ２（θ）として抽出する。

図７は、第一特徴量及び第二特徴量の第４具体例を表す図である。図７では、第一基準点及び第二基準点はいずれも円の中心点２０である。そのため、回転角θが変わっても、第一基準点及び第二基準点の位置は変わらず一定である。また、第一探索開始点及び第二探索開始点は、内円５０に基づいて設定される。内円５０は、半径が所定の値Ｒの円であり、対象図形の円の同心円である。具体的には、第一探索開始点及び第二探索開始点は、探索直線７０と内円５０との交点６０である。そして、第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から円の中心方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から円の探索直線７０に沿って外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行う。そして、第一特徴量抽出部１０１は第一基準点と第一交点との距離を個別第一特徴量ｒ１（θ）として抽出し、第二特徴量抽出部１０２は第二基準点と第二交点との距離を個別第二特徴量ｒ２（θ）として抽出する。

図８は、第一特徴量及び第二特徴量の第５具体例を表す図である。図８では、第一基準点、第二基準点、第一探索開始点及び第二探索開始点は、内円５０に基づいて設定される。内円５０は、半径が所定の値Ｒの円であり、対象図形の円の同心円である。具体的には、第一基準点、第二基準点、第一探索開始点及び第二探索開始点は、探索直線７０と内円５０との交点６０である。そして、第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から円の中心方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から円の外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行う。そして、第一特徴量抽出部１０１は第一基準点と第一交点との距離を個別第一特徴量ｒ１（θ）として抽出し、第二特徴量抽出部１０２は第二基準点と第二交点との距離を個別第二特徴量ｒ２（θ）として抽出する。

図９は、第一特徴量及び第二特徴量の第６具体例を表す図である。図９では、第一基準点及び第二基準点は、いずれも円の中心点２０である。そのため、回転角θが変わっても、第一基準点及び第二基準点の位置は変わらず一定である。また、第一探索開始点は、第一内円５１に基づいて設定される。また、第二探索開始点は、第二内円５２に基づいて設定される。第一内円５１及び第二内円５２は、それぞれ半径が所定の値Ｒ１及びＲ２の円であり、対象図形の円の同心円である。具体的には、第一探索開始点及び第二探索開始点は、それぞれ探索直線７０と第一内円５１及び第二内円５２との交点である第一交点６１及び第二交点６２である。そして、第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から円の外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から円の中心方向へ探索直線７０に沿って探索を行う。そして、第一特徴量抽出部１０１は第一基準点と第一交点との距離を個別第一特徴量ｒ１（θ）として抽出し、第二特徴量抽出部１０２は第二基準点と第二交点との距離を個別第二特徴量ｒ２（θ）として抽出する。

図１０は、第一特徴量及び第二特徴量の第７具体例を表す図である。図１０では、第一基準点及び第一探索開始点は、第一内円５１に基づいて設定される。また、第二基準点及び第二探索開始点は、第二内円５２に基づいて設定される。第一内円５１及び第二内円５２は、それぞれ半径が所定の値Ｒ１及びＲ２の円であり、対象図形の円の同心円である。具体的には、第一基準点及び第一探索開始点は、探索直線７０と第一内円５１との交点（第一交点６１）である。第二基準点及び第二探索開始点は、探索直線７０と第二内円５２との交点（第二交点６２）である。第一特徴量抽出部１０１は、第一探索開始点から円の外周方向へ探索直線７０に沿って探索を行い、第二特徴量抽出部１０２は、第二探索開始点から円の中心方向へ探索直線７０に沿って探索を行う。そして、第一特徴量抽出部１０１は第一基準点と第一交点との距離を個別第一特徴量ｒ１（θ）として抽出し、第二特徴量抽出部１０２は第二基準点と第二交点との距離を個別第二特徴量ｒ２（θ）として抽出する。

図１１は、照合装置１０の動作の流れを表すフローチャートである。まず、エッジ抽出部１００が画像データの入力を受け付ける（ステップＳ１０１）。次に、エッジ抽出部１００が、入力された画像データからエッジを抽出し、エッジデータを生成する（ステップＳ１０２）。次に、第一特徴量抽出部１０１が、エッジデータから第一特徴量を抽出する（ステップＳ１０３）。また、第二特徴量抽出部１０２が、エッジデータから第二特徴量を抽出する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３の処理及びステップＳ１０４の処理は、どちらが先に行われても良いし、並行して行われても良い。次に、照合部１０４が、第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、照合処理を実行する（ステップＳ１０５）。そして、照合部１０４が、照合処理の結果（照合結果）を出力して（ステップｓ１０６）、図１１に表されるフローチャートの処理を終える。

図１２は、図２Ａ及び図２Ｂの図形について抽出された第一特徴量及び第二特徴量の具体例を表すグラフである。図１２において、横軸は回転角θ（ｄｅｇ）を表し、縦軸は第一交点（第二交点）と、第一基準点（第二基準点）との距離ｒ１（ｒ２）を表す。図１２に表される第一特徴量及び第二特徴量は、第２具体例にしたがって抽出された特徴量である。ｒ１：マーク１の折れ線は、図２Ａから抽出された第一特徴量を表す。ｒ１：マーク２の折れ線は、図２Ｂから抽出された第一特徴量を表す。ｒ２：マーク１の折れ線は、図２Ａから抽出された第二特徴量を表す。ｒ２：マーク２の折れ線は、図２Ｂから抽出された第二特徴量を表す。図１２から明らかなように、従来のｒ−θ曲線の方法によっては誤認識する可能性の高い図２Ａ及び図２Ｂのように類似した図形であっても、第一特徴量及び第二特徴量を抽出することによって、顕著に異なる特徴量をそれぞれの図形から抽出することが可能となる。また、照合装置１０における第一特徴量及び第二特徴量を抽出するための計算コストは、例えば従来のｒ−θ曲線の方法に比べてオーダーは変わらない。そのため、照合装置１０は、計算コストの増大を抑えつつ、第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、類似する図形の模様についても照合の精度を高くすることが可能となる。

また、上記の説明のように、中心点として、対象図形の中心を設定することによって、以下のような効果が得られる。この場合、エッジデータ中の対象図形の見え方が回転していたとしても、回転角θの基準となる中心点は、対象図形の見え方の回転にかかわらず常に同じ点として設定される。そのため、対象図形から取得される第一特徴量及び第二特徴量には、回転角θ軸方向の位相のずれとしてのみ影響が出る。したがって、上記の式１のように、０度から３６０度まで所定の幅で変化する位相差θ_０毎に相関値を算出し、その中で最も小さい値Ｃ_ｍｉｎを用いて照合を行うことによって、対象図形の回転に対するロバスト性を向上させることが可能となる。

＜変形例＞
エッジ抽出部１００に入力される画像データには対象図形以外の画像が含まれるように構成されても良い。この場合、エッジ抽出部１００は、入力された画像データから、対象図形を検出し、検出された対象図形についてエッジデータを生成する。このように構成されることにより、エッジ抽出部１００に入力される画像データに、照合処理の対象となる図形以外の様々な図形が含まれているとしても、照合の対象とすべき部分のみから第一特徴量及び第二特徴量が抽出される。そのため、照合装置１０における照合処理の精度を向上させることが可能となる。

また、上記の説明では、照合の対象となる図形の具体例として内側に模様を含む円形の図形を挙げた。ただし、照合の対象となる図形は、円形に限定される必要はなく、例えば四角形や星形や波形など、どのような幾何学図形であっても良い。それぞれの図形に応じて、第一特徴量及び第二特徴量を抽出するための基準（第一基準点、第一探索開始点、第二基準点、第二探索開始点、第一探索方向、第二探索方向など）が設定される。

また、上記の説明では、照合装置１０は２つの特徴量を抽出するように構成されているが、３つ以上の特徴量を抽出するように構成されても良い。例えば、図４に表されるｒ１及びｒ２に加えて、図５に表されるｒ２を第三の特徴量として抽出し照合するように照合装置１０が構成されても良い。このように、照合装置１０が３つ以上の特徴量を用いて照合を行うことによって、照合処理の精度をより高くすることが可能となる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０…照合装置，２０…中心点，３０…基準線，４０…交点，５０…内円，５１…第１内円，５２…第２内円，６０…点，６１…第１交点，６２…第２交点，７０…探索直線，１０１…第一特徴量抽出部，１０２…第二特徴量抽出部，１０３…基準特徴量記憶部，１０４…照合部

Claims

入力された図形の模様についてエッジを抽出するエッジ抽出部と、
入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を第一特徴量として抽出する第一特徴量抽出部と、
入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を、前記第一特徴量抽出部とは異なる基準で第二特徴量として抽出する第二特徴量抽出部と、
前記第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、入力された図形の模様について照合を行う照合部と、
を備え、
前記第一特徴量抽出部は、前記探索直線上に基準点及び第一探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第一探索開始点から所定の第一探索方向に位置し最も前記第一探索開始点に近い交点を第一交点とし、前記第一交点と前記基準点との距離に基づいて前記第一特徴量を抽出し、
前記第二特徴量抽出部は、前記探索直線上に第二探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第二探索開始点から所定の第二探索方向に位置し最も前記第二探索開始点に近い交点を第二交点とし、前記第二交点と前記基準点との距離に基づいて前記第二特徴量を抽出し、
前記基準点は、前記所定の中心点であり、
前記第一探索開始点と前記第二探索開始点、前記第一探索方向と前記第二探索方向、のうち、少なくともいずれか一組が異なる点又は方向であることを特徴とする、
照合装置。
前記第一交点と前記第二探索開始点とが同一の点であり、
前記第一探索方向と前記第二探索方向とが同一の方向である、請求項１に記載の照合装置。
入力された図形の模様についてエッジを抽出するエッジ抽出部と、
入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を第一特徴量として抽出する第一特徴量抽出部と、
入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を、前記第一特徴量抽出部とは異なる基準で第二特徴量として抽出する第二特徴量抽出部と、
前記第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、入力された図形の模様について照合を行う照合部と、
を備え、
前記第一特徴量抽出部は、前記探索直線上に第一基準点及び第一探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第一探索開始点から所定の第一探索方向に位置し最も前記第一探索開始点に近い交点を第一交点とし、前記第一交点と前記第一基準点との距離に基づいて前記第一特徴量を抽出し、
前記第二特徴量抽出部は、前記探索直線上に第二基準点及び第二探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第二探索開始点から所定の第二探索方向に位置し最も前記第二探索開始点に近い交点を第二交点とし、前記第二交点と前記第二基準点との距離に基づいて前記第二特徴量を抽出し、
前記第一基準点は、所定の中心から所定の距離に設定された点と、前記所定の中心とのいずれか一方に設定され、
前記第二基準点は、所定の中心から所定の距離に設定された点と、前記所定の中心とのいずれか一方に設定され、
前記第一探索開始点と前記第二探索開始点、前記第一探索方向と前記第二探索方向、のうち、少なくともいずれか一組が異なる点又は方向であることを特徴とする照合装置。
照合装置が、入力された図形の模様についてエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、
照合装置が、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を第一特徴量として抽出する第一特徴量抽出ステップと、
照合装置が、入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を、前記第一特徴量抽出部とは異なる基準で第二特徴量として抽出する第二特徴量抽出ステップと、
照合装置が、前記第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、入力された図形の模様について照合を行う照合ステップと、
を備え、
前記第一特徴量抽出ステップでは、前記探索直線上に基準点及び第一探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第一探索開始点から所定の第一探索方向に位置し最も前記第一探索開始点に近い交点を第一交点とし、前記第一交点と前記基準点との距離に基づいて前記第一特徴量を抽出し、
前記第二特徴量抽出ステップでは、前記探索直線上に第二探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第二探索開始点から所定の第二探索方向に位置し最も前記第二探索開始点に近い交点を第二交点とし、前記第二交点と前記基準点との距離に基づいて前記第二特徴量を抽出し、
前記基準点は、前記所定の中心点であり、
前記第一探索開始点と前記第二探索開始点、前記第一探索方向と前記第二探索方向、のうち、少なくともいずれか一組が異なる点又は方向であることを特徴とする照合方法。
入力された図形の模様についてエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、
入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を第一特徴量として抽出する第一特徴量抽出ステップと、
入力された図形の模様に対し、所定の中心点における複数の回転角毎に、各回転角の角度方向に伸びる探索直線と前記エッジとの交点に関する特徴量を、前記第一特徴量抽出部とは異なる基準で第二特徴量として抽出する第二特徴量抽出ステップと、
前記第一特徴量及び第二特徴量に基づいて、入力された図形の模様について照合を行う照合ステップと、
を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記第一特徴量抽出ステップでは、前記探索直線上に基準点及び第一探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第一探索開始点から所定の第一探索方向に位置し最も前記第一探索開始点に近い交点を第一交点とし、前記第一交点と前記基準点との距離に基づいて前記第一特徴量を抽出し、
前記第二特徴量抽出ステップでは、前記探索直線上に第二探索開始点を設定し、前記探索直線と前記エッジとの交点のうち、前記第二探索開始点から所定の第二探索方向に位置し最も前記第二探索開始点に近い交点を第二交点とし、前記第二交点と前記基準点との距離に基づいて前記第二特徴量を抽出し、
前記基準点は、前記所定の中心点であり、
前記第一探索開始点と前記第二探索開始点、前記第一探索方向と前記第二探索方向、のうち、少なくともいずれか一組が異なる点又は方向であることを特徴とする、コンピュータプログラム。