JP2001155172A - 長さ演算判別手段、角度演算判別手段及び画像判別システム - Google Patents

長さ演算判別手段、角度演算判別手段及び画像判別システム

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JP2001155172A
JP2001155172A JP33815799A JP33815799A JP2001155172A JP 2001155172 A JP2001155172 A JP 2001155172A JP 33815799 A JP33815799 A JP 33815799A JP 33815799 A JP33815799 A JP 33815799A JP 2001155172 A JP2001155172 A JP 2001155172A
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image
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Hisao Sato
比佐夫 佐藤
Katsumi Komagamine
克己 駒ヶ嶺
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Seiko Epson Corp
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T7/60Analysis of geometric attributes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Geometry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力されたデータから迅速に長さ及び/又
は角度を演算しその長短・大小を比較判断したり画像の
一致・不一致の判別を行なう、長さ演算判別手段、角度
演算判別手段及び画像判別システムを提供することを課
題とする。 【解決手段】 演算部では、長さの演算及び/又は角
度の演算をハードウェアに負荷がかかる割り算、平方
根、逆三角関数などを用いることなく、足し算と割り算
により省略演算を行なう。データ記憶部には、基準とな
る長さデータや角度データを、省略演算に対応したデー
タ形式で備えることを解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力された座標デ
ータの間の長さや角度を迅速に演算して判別したり入力
された画像が予め定められた画像に一致するものか否か
を判断する、長さ演算判別手段、角度演算判別手段及び
画像判別システムに関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータにおいて二点間の距離(長
さ)を演算し、その距離の長短を判別する場面は多々あ
る。例えば、家庭用ゲーム機におけるゲームソフトで、
キャラクター間の距離を演算して両者の距離の長短を判
別したり、ボールとゴールの間の距離を演算して両者の
位置関係を判別したりする場面などである。同様に、角
度を演算する場面も多々ある。
【0003】また、本出願人の出願に係る特願平10−
123797号では、複写機などで紙幣が複写されない
ようにするにあたって、複写機に読み込まれた画像に紙
幣が含まれるものか否かを、より短時間に判定できるよ
うにすることが可能な「画像粗認識装置、・・カラー複
写装置」を提案している。この発明では、紙幣の特徴的
な部分がスキャナから読み込まれた画像中に含まれてい
るか否かを検出し、含まれているときは、その位置関係
(距離・角度)を比較して、位置関係が一致するとき
は、スキャナから読み込まれた画像に紙幣が含まれてい
るものと判断するものである。
【0004】具体的には、図5に示すように、(1)紙
幣の特徴的な部分3箇所(2cm四方程度の小領域、以
下「ブロック」という)の画像に所定の処理を施しデー
タベース化して記憶する(以下「紙幣データ」とい
う)。同時に、この3箇所のブロック(BLK1,BL
K2,BLK3)の相対的位置関係D1,D2,θもデ
ータベース化して記憶する。ここで、D1はブロックB
LK1とブロックBLK2により構成される線分の長さ
(距離)、D2はブロックBLK1とブロックBLK3
により構成される線分の長さ(距離)、θは線分D1と
線分D2により構成される挟角の角度である。
【0005】(2)次に、スキャナから読み込まれた複
写の対象となる画像に所定の処理を行ない、データベー
スに記憶されたブロックBLK1,BLK2,BLK3
とパターンが一致するブロックが存在するか否かを検出
する(以下「パターンマッチング」という)。この際、
パターンが一致するブロックを検出するごとにその位置
データを記憶しておく。
【0006】(3)パターンマッチングが終了すると、
検出した全てのブロックについて、ブロックBLK1,
BLK2,BLK3の組み合わせが存在するか否かを判
断し、この組み合わせが存在する場合は、その全ての組
み合わせについて相対的位置関係D1,D2,θを、記
憶した位置データに基づいて演算により求める。
【0007】(4)最後に、この相対的位置関係D1,
D2,θを比較し、データベースに記憶されたものとス
キャナから読み込まれた画像から検出して演算したもの
とが一致する場合には、スキャナから読み込まれた画像
に紙幣が含まれているものと判断する(以下「ストラク
チャマッチング」という)。なお、ブロックBLK1,
BLK2,BLK3は、三角形を構成するものと認識す
ることができ、相対的位置関係D1,D2,θは、三角
形の合同条件を示すものと認識することができる。
【0008】このように、紙幣の複写を防止する際に
も、距離(長さ)及び角度の演算は重要な意味を持つ。
【0009】ところで、ゲームソフトにおける距離及び
角度の演算は、ゲームを興味あるものとするために、迅
速に行なわれなければならない。同様に、上記した複写
機における距離及び角度の演算ひいては紙幣の判別は、
多種多様な画像の中から紙幣を認識する必要があること
などから、迅速に行なわれなければならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平面上
の2点の座標O(0,0)とP(x,y)が与えられて
いる場合に、線分の距離OPを、OP=(x2+y2
1/2で演算すると、平方根を求める必要があるため、ハ
ードウェアに対する負担が大きく演算に時間を要する。
同様に、平面上の3点の座標O(0,0)、P1(x
1,y1)及びP2(x2,y2)が与えられている場
合に、これを三角形とみなして辺OP1と辺OP2によ
り構成される挟角の角度θを、θ=cos-1{(x12
12)/〔(x1 2+y1 21/2(x2 2+y2 21/2〕}
で演算すると、平方根に加えて、逆三角関数及び割り算
を使用するため、さらに演算時間を要する。演算時間を
短くするには、高性能なCPUを使用することが考えら
れるが、コストアップにつながってしまうため好ましく
ない。また、上記した複写機においては、演算時間を短
くすることに加えて、対象画像が参照画像に一致するか
否かの判断をどのタイミングで行なうのかも重要であ
り、このタイミングによっては、いつまでも待ち状態が
続いたり、逆に紙幣が存在する部分が複写(出力)され
た後に紙幣の存在を認識するというような状況が生じ得
る。
【0011】そこで、本発明は、与えられたデータから
迅速に演算を行ない、基準となる長さデータとの長短を
比較判断する長さ演算判別手段を提供することを目的と
する。また、本発明の異なる目的は、与えられたデータ
から迅速に演算を行ない、基準となる角度データとの大
小を比較判断する角度演算判別手段を提供することであ
る。さらに、本発明は、対象画像と参照画像を比較し
て、迅速かつ確実に両画像が一致するか否かを判断する
画像判別システムを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意努力して本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明の第1の態様である長さ演算判別
手段は、コンピュータ読取可能なデータとして入力さ
れた特定の点により構成される線分の長さを演算により
求める演算部、基準となる長さデータを記憶するデー
タ記憶部、前記演算部の演算結果と前記データ記憶部
の前記長さデータを比較して長さの長短を判別する長さ
判断部を含んでなる。
【0013】そして、前記演算部は前記特定の点により
構成される線分の長さを省略演算し、前記データ記憶部
は前記長さデータを前記省略演算に対応したデータ形式
で備えることを特徴とする。
【0014】本発明では、演算部の省略演算は、データ
として平面上の2点の座標O(0,0),P(x,y)
が入力された場合には、2点間の直線(線分)の長さO
Pを、OPc=x2+y2で演算する。一方、基準となる
長さデータOPrは、実距離を二乗した形式で備える。
判断部は、OPcとOPrの値を比較して両者の長さの
長短を比較判断する。なお、OPの添え字は、cが演算
値であることを意味し、rが基準値(基準となる長さデ
ータ)であることを意味する。
【0015】これによれば、線分の長さを、ハードウェ
アに対する負担の少ない掛け算と足し算で演算し、演算
に時間を要する平方根を用いる必要がない。なお、デー
タ記憶部に記憶する基準となる長さデータは、その都度
演算により求められるものであってもよい。また、演算
部に入力されるデータは、スキャナーなどから所定の処
理を経て入力されるものであっても、画像生成用の演算
部により演算されて入力されるものであってもよい。ま
た、データは座標データを意味するが、この座標データ
は、二次元平面に係るものであっても、3次元立体に係
るものであってもよい。さらに、このデータには、色な
どの数値データやフラグなどの識別子を含むものであっ
てもよい。
【0016】また、本発明の第2の態様である角度演算
判別手段は、コンピュータ読取可能なデータとして入
力された特定の点により構成される三角形の所定の角の
角度を演算により求める演算部、基準となる角度デー
タを記憶するデータ記憶部、前記演算部の演算結果と
前記データ記憶部の前記角度データを比較して角度の大
小を判断する判断部を含んでなる。
【0017】そして、前記演算部は前記特定の点により
構成される三角形の所定の角の角度を省略演算し、前記
データ記憶部は前記角度データを前記省略演算に対応し
たデータ形式で備えることを特徴とする。
【0018】この第2の態様では、演算部の省略演算
は、データとして平面上の3点の座標O(0,0),P
1(x1,y1),P2(x2,y2)が入力された場合に
は、これを三角形とみなして、例えば辺OP1及び辺O
P2により構成される挟角の角度θを、θc=x12
12で演算する。一方、基準となる角度データθr
は、θr=COSθ×〔(x1 2+y1 21/2(x2 2+y2
21/2〕の形式で備える。判断部は、θcとθrの値を
比較して両者の角度の大小を比較判断する。なお、θの
添え字は、cが演算値であることを意味し、rが基準値
(基準となる角度データ)であることを意味する。
【0019】これによれば、角度を、ハードウェアに対
する負担の少ない掛け算と足し算で演算し、演算に時間
を要する割り算、平方根、逆三角関数を用いる必要がな
い。ここで、本発明の第1の態様と同様に、データ記憶
部に記憶する基準となる角度データは、その都度演算に
より求められるものであってもよい。また、演算部に入
力されるデータは、スキャナーなどから所定の処理を経
て入力されるものであっても、画像生成用の演算部によ
り演算されて入力されるものであってもよい。また、デ
ータは座標データを意味するが、この座標データは、二
次元平面に係るものであっても、3次元立体に係るもの
であってもよい。さらに、このデータには、色などの数
値データやフラグなどの識別子を含むものであってもよ
い。
【0020】また、本発明の第3の態様である画像識別
システムは、コンピュータ読取可能なデータとして入力
された対象画像中の特定の点により構成される三角形
と、リファレンスとなる参照画像中の特定の点により構
成される三角形を比較し、両方の三角形が合同である場
合に、前記入力された対象画像が前記リファレンスとな
る参照画像に該当するものと判断する。但し、前記両方
の三角形が合同であるか否かは、3角形の合同条件によ
り判断することを特徴とする。
【0021】つまり、本発明の第3の態様では、リファ
レンスとなる参照画像中の特定の点(3点)を三角形と
みなし、(a)3辺の長さ、(b)2辺の長さとその挟角の角
度、あるいは、(c)1辺の長さと両端の角の角度のうち
の少なくとも一組のデータを基準となるデータとしてデ
ータ記憶部に記憶してある。そして、入力された対象画
像中の特定の点により構成される三角形の、(a)3辺の
長さ、(b)2辺の長さとその挟角の角度、あるいは、(c)
1辺の長さと両端の角の角度のうちの少なくとも一組
(前記データ記憶部にデータとして記憶してある基準と
なるデータの組と一致するもの)を演算により求め、両
三角形を、三角形の合同条件に基づいて比較する。
【0022】この各辺の長さの演算、各角度の演算は、
本発明の第1の態様及び第2の態様で示した手段と同様
の手段により省略演算される。基準となる長さデータ及
び角度データは、本発明の第1の実施形態及び第2の実
施形態と同様の形式で備えられる。
【0023】これによれば、長さの演算及び角度の演算
を掛け算と足し算で行ない、演算に割り算、平方根及び
逆三角関数を用いる必要がない。したがって、ハードウ
ェアに対する負担が少ない。ここで、本発明の第1の態
様及び第2の態様と同様に、データ記憶部に記憶する基
準となる長さデータ及び角度データは、その都度演算に
より求められるものであってもよい。また、演算部に入
力されるデータは、スキャナーなどから所定の処理を経
て入力されるものであっても、画像生成用の演算部によ
り演算されて入力されるものであってもよい。また、デ
ータは座標データを意味するが、この座標データは、二
次元平面に係るものであっても、3次元立体に係るもの
であってもよい。さらに、このデータには、色などの数
値データやフラグなどの識別子を含むものであってもよ
い。
【0024】また、本発明の第3の態様は、前記参照画
像における特定の点がそれぞれ識別性を有するものであ
ると共に、前記演算部に入力される特定の点もそれぞれ
識別性を有し所定の3点の組み合わせでのみ前記三角形
が構成される場合は、前記演算部に入力される特定の点
が3点以上あっても前記所定の3点の組み合わせの三角
形についてのみ前記演算を行なうことを特徴とする画像
判別システムとすることができる。
【0025】つまり、三角形には第1頂点から第3頂点
までの3つの頂点があるが、第1頂点となる特定の点、
第2頂点となる特定の点、第3頂点となる特定の点は、
それぞれ属性が異なり識別性を有する。すなわち、入力
されたデータは、少なくとも平面座標あるいは立体座標
のほかに、その点が三角形のどの頂点になるべきかのフ
ラグを有する。
【0026】また、本発明の第3の態様は、前記対象画
像が前記演算部に順次入力される場合において、前記特
定の点が入力されるごとに、最後に入力された特定の点
と既に入力されている特定の点との間で、前記演算及び
判断を行なうことを特徴とする画像判別システムとする
ことができる。
【0027】これによれば、すべてのデータの入力を待
つことなく演算及び判断を行う。また、既に入力されて
いるデータ同士で再度の演算及び判断を行うことがな
い。
【0028】そして、本発明の第3の態様は、前記コン
ピュータ読取可能なデータとして入力された対象画像中
の特定の点により構成される図形がn角形であり、前記
リファレンスとなる参照画像中の特定の点により構成さ
れる図形がn角形である場合は、両方のn角形を比較
し、両方のn角形が合同である場合に、前記入力された
対象画像が前記リファレンスとなる参照画像に該当する
ものと判断することを特徴とする画像判別システムとす
ることができる。但し、nは整数であり、かつ、n>3
である。
【0029】例えば、nが4である四角形の場合は、両
方の四角形の4辺の長さといずれかの1角の一致などが
合同の条件である。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、カラ
ー複写機の紙幣認識システムに、本発明の第3の態様で
ある画像判別システムを適用した場合について説明す
る。
【0031】≪紙幣認識システムの構成≫先ず、本発明
の実施の形態に係る画像判別システムが適用される紙幣
認識システムの構成を説明する(図1参照)。
【0032】図1は、カラー複写機の概略構成並びに紙
幣認識システムの構成を示すブロック図であるが、紙幣
認識システム1は、ASIC(Application Specific I
ntegrated Circuit)2、SRAM(Static Random Acc
ess Memory)3、MC(Micro Computer)4及びDRA
M(Dynamic Random Access Memory)5を含んで構成さ
れる。カラー複写機は、これに加えてスキャナSC、ホ
ストコンピュータHC、プリンタPRを備える。
【0033】ASIC2には、カラー複写機のスキャナ
SCから読み込んだ「対象画像」(以下「画像」とい
う)がRGBデータとして入力される。そして、ASI
C2は、カラースキャナSCが読み込んだ画像が「参照
画像」である紙幣か否か(読み込んだ画像に紙幣が含ま
れるか否か)を判別し、その情報をカラー複写機のホス
トコンピュータHCに送信する。ホストコンピュータH
Cは、読み込んだ画像が紙幣と判断された場合には、複
写するのを禁止し、読み込んだ画像が紙幣でないと判断
された場合には、カラープリンタPRで、スキャナSC
が読み込んだ画像を出力し、カラー複写を行う。なお、
RGBデータは、各画素の赤(Red)、緑(Green)、青
(Blue)のデータであり、その解像度は300dpi
(dot per inch)又は600dpiであり、R、G、B
の各データはそれぞれ8ビットデータである。なお、解
像度及びRBGデータは、前記した数値に限定されるも
のではない。
【0034】ちなみに、本実施の形態では、X方向はス
キャナSCで読み込まれる画像の横方向、Y方向は縦方
向とする。
【0035】ASIC2は、ARBITER6、PIX
_FIFO(First In First Out)7、解像度変換ユニ
ット(以下「RSU」という)8、RSFE_FIFO
9、特徴抽出ユニット(以下「FEU」という)10、
FEPM_FIFO11、パターンマッチングユニット
(以下「PMU」という)12、PMMC_FIFO1
3、MC用インタフェース(以下「MC_IF」とい
う)14、コントロールユニット(以下「CU」とい
う)15及びROM(Read Only Memory)16などから
構成される。
【0036】ARBITER6は、SRAM3とRSU
8、FEU10、PMU12、MC_IF14間のアク
セスを調停する。RSU8、FEU10、PMU12又
はMC_IF14から同時にSRAM3にアクセスがあ
った場合、予め設定された優先順位に従ってアクセスさ
せる。
【0037】PIX_FIFO7は、スキャナSCから
のRGBデータをRSU8に引き渡すFIFOである。
【0038】RSU8は、スキャナSCからのRGBデ
ータを解像度変換、γ変換及びアフィン変換し、変換デ
ータをSRAM3に書き込む。解像度変換は、スキャナ
SCから入力されたRGBデータを300dpi又は6
00dpiから50dpiに解像度を変換し、その後の
各処理に対する負荷を低減する。なお、解像度変換後、
R、G、Bの各データは、それぞれ10ビットデータに
なる。アフィン変換は、RGB変換とIRG変換を一回
の線形変換で行う。ちなみに、アフィン変換後、IRG
データは、各画素の輝度(Intensity)、赤、緑のデー
タである。また、I、R、Gの各データは、それぞれ8
ビットデータである。
【0039】RSFE_FIFO9は、RSU8で変換
されたIRGデータをFEU10にコマンドとして引き
渡すFIFOである。なお、IRGデータは、SRAM
3に書き込まれており、FEU10にはアドレスによっ
てSRAM3のIRGデータを引き渡す。
【0040】FEU10は、RSU8で変換されたIR
Gデータからパターンマッチングを行うための特徴量を
抽出し、抽出したデータ(以下「FEデータ」という)
をSRAM3に書き込む。特徴抽出は、40ドット×4
0ドットを1ブロックとし、1ブロック単位に行う。さ
らに、X方向1行を1ユニットとし、X方向に5ドット
ずつずらしながら各ブロック単位に特徴抽出を行う(左
右方向に隣り合う各ブロックは35ドットずつオーバラ
ップした部分を有する)。1ユニットが終わると、Y方
向に5ドットずらして次のユニットの特徴抽出を行なう
(上下方向に隣り合う各ブロックは35ドットずつオー
バラップした部分を有する)。図2は、解像度変換及び
ブロックなどを説明する図であるが、300dpi又は
600dpiの解像度の入力画像が(図2上段図)、R
SU8において50dpiの低解像度の画像に変換さ
れ、そして、40ドット×40ドットを1ブロックとし
てFEU10において特徴量の抽出が行なわれる(図2
下段図)。
【0041】なお、FEデータは、1ブロック1600
個のI(輝度)データ中の800番目のレベル値(1
個、「メジアン値」という)、I(輝度)データに対し
てX方向とY方向の各2ドットごとの加算データである
代表値(20個×2)、I(輝度)、(R−I)色差、
(G−I)色差のそれぞれのX方向とY方向の2ドット
ごとの加算データの分散値(3個×2)である。
【0042】FEPM_FIFO11は、FEU10で
各ブロックごとに特徴抽出されたFEデータを、パター
ンマッチングを行なうPMU12にコマンドとして引き
渡すFIFOである。なお、FEデータはSRAM3に
書き込まれており、PMU12にはアドレスによってS
RAM3のFEデータを引き渡す。引き渡すデータの単
位は、複数ブロックからなる1バケット単位である。
【0043】PMU12は、FEU10で抽出されたブ
ロックごとのFEデータとSRAM3に記憶されている
紙幣データベースの各紙幣データをパターンマッチング
し、パターンがマッチしたデータがある場合にはマッチ
ングデータ(以下、PMデータと記載する)をSRAM
3に書き込む。なお、パターンマッチングは、FEデー
タ中のメジアン値及び分散値を紙幣データによりスクリ
ーニングを行ない、スクリーニングをパスしたFEデー
タに対してFEデータの代表値で類似度の計算比較を行
なう(類似度が予め定められたしきい値を超えたときに
マッチしたデータがあると判別し、MC4にストラクチ
ャマッチングを行なわせる)。パターンマッチングは、
特徴抽出を行なった1ブロックごとに実施され、ブロッ
クごとに対象画像と参照画像の図柄的な一致不一致を判
断する。
【0044】パターンがマッチしたブロックに付される
PMデータは、紙幣ID、ブロックID、回転IDであ
るが、紙幣IDは、検出の対象となっている紙幣の種類
を示すものであり、主要な紙幣(例えば、千円札、五千
円札、一万円札・・)の分だけある。ブロックIDは、
検出したPMデータが紙幣のどのブロックに該当するの
かを示すものであり、このブロックIDは、1〜3まで
ある(BLK1、BLK2、BLK3)。このブロック
IDは、検出したブロックにより三角形が構成されると
すると、当該ブロックが三角形のどの頂点に位置するも
のかを示すフラグに該当する。回転IDは、検出したブ
ロックがどの程度傾いているのかを示すものであり、こ
の回転IDは、4象現(第1象現から第4象現)のうち
のどの象現かを示す1〜4と、各象現の中の角度をあら
わす1〜6までの数である。つまり、紙幣ID、ブロッ
クID及び回転IDは、どの種類の紙幣の、どの部分の
ブロックが、どの回転状態で検出されたかを示すもので
ある。
【0045】なお、SRAM3に記憶されている紙幣デ
ータは、例えば、一万円札やドル紙幣などの各紙幣につ
いてパターンマッチングを行ない得るように、該紙幣の
特徴のある3箇所(図5参照)を抽出し、40ドット×
40ドット(2cm四方程度)のデータとしたものであ
る。さらに、紙幣データは、前記3箇所のデータについ
てそれぞれ15°間隔で回転させた6個のデータ(3箇
所×6個)を備える。15度ずつ回転させた6個のデー
タにより0度から90度の範囲(第1象現)をカバーす
る。第2、第3、第4象現のデータは、第1象現の6個
のデータのY軸対称、原点対称、X軸対称により作る。
【0046】このように回転させたデータを備えるの
は、紙幣が傾いた状態でスキャナSCから読み込まれる
場合を想定してのものである。
【0047】PMMC_FIFO13は、PMU12で
マッチングしたPMデータをMC4にコマンドとして引
き渡すFIFOである。なお、PMデータはSRAM3
に書き込まれており、MC4にはアドレスによってSR
AM3のPMデータを引き渡す。
【0048】MC_IF14は、SRAM3をMC4が
アクセスするときのインタフェースである。
【0049】CU15は、MC4が各ユニットの設定と
状態の読み出しを行なうためのインタフェース、ROM
16へのアクセス及びホストコンピュータHCとのパラ
レル通信を行なう。なお、CU15は、lbusを通じ
てホストコンピュータHCからのコマンドを受ける。ま
た、ホストコンピュータHCは、リードレジスタ(図示
外)を読むことにより、データやステータスを得る。
【0050】ROM16は、モニタプログラム用のRO
Mである。モニタプログラムは、ホストコンピュータH
Cとの通信、最小限のハードウェアの管理を行なう。紙
幣認識システム1のプログラムは、ホストコンピュータ
HCからモニタプログラムの機能よりダウンロードされ
る。
【0051】SRAM3は、RSU8からの50dpi
のIRGデータをImageBuffer領域(図示
外)で、FEU10からのFEデータをFEBuffe
r領域(図示外)で、PMU12からのPMデータをP
MBuffer領域(図示外)で及びPMU12のパタ
ーンマッチングに必要な紙幣データベースをDataB
ase領域で記憶する。
【0052】MC4は、紙幣認識システム1の全体制
御、ホストコンピュータHCとの通信、PMU12のパ
ターンマッチングの結果に対してストラクチャマッチン
グを行なう。ストラクチャマッチングは、PMデータか
ら所定の条件を満たす3個のPMデータ(ブロックBL
K1,BLK2,BLK3)を選択し、この3個のブロ
ックのうちのブロックBLK1を基点として、ブロック
BLK2とブロックBLK3との間の距離(2本の線分
の長さ)とその間の角度(2本の線分の間の挟角の角
度)を演算し、記憶されているストラクチャマッチング
用データベースの各データと比較する。そして、2つの
線分の長さと挟角の角度が一致した場合には、スキャナ
SCから読み込まれた画像(つまり対象画像)が、紙幣
(つまり参照画像)に該当するものと判断する(紙幣が
含まれるものと判断)。このストラクチャマッチングに
おける距離(長さ)及び角度の演算並びに判断について
は、後に詳細に説明する。
【0053】DRAM5は、ホストコンピュータHCか
らダウンロードしたプログラムとストラクチャマッチン
グ用データベースを記憶する。また、MC4の作業領域
である。PMU12のパターンマッチングの結果の全リ
ストの作成領域でもある。
【0054】≪画像判別システムの構成≫以上が、本実
施の形態に係る紙幣認識システムの概略である。この紙
幣認識システム1のうち、本発明を具現化した画像判別
システムについて、さらに詳細に説明する。
【0055】本発明の実施の形態に係る画像判別システ
ムは、MC4、DRAM5などを含んで構成される。M
C4は、請求項でいう演算部及び判断部に該当する。D
RAM5は、請求項でいうデータ記憶部に該当する。
【0056】MC4には、PMU12でのパターンマッ
チングの結果、類似度がしきい値以上になったブロック
に付されるPMデータ(マッチングデータ)が、SRA
M3から入力される。このMC4に入力されるPMデー
タが、請求項でいうコンピュータ読取可能なデータとし
て入力された特定の点に該当する。PMデータは、前記
の通り紙幣ID、ブロックID、回転IDよりなるが、
PMデータは、さらに位置データを有する。位置データ
は、当該ブロックの入力画像(スキャナSC)における
X方向及びY方向の座標を示すものである。つまり、P
Mデータはそれぞれ識別性を有すると共に、位置データ
を有する。
【0057】MC4は、入力されたPMデータ(ブロッ
ク)のうち、紙幣ID及び回転IDが一致するブロック
を対象として、ブロックIDが1から3を一組として、
この組み合わせ(ブロックBLK1,BLK2,BLK
3の組合わせ)が存在するか否かを割り出し、存在する
場合は、各ブロック間の相対的位置関係D1,D2,θ
を演算により求める(図3参照)。つまり、ブロックB
LK1を第1頂点、ブロックBLK2を第2頂点、ブロ
ックBLK3を第3頂点とする3つのブロック(PMデ
ータ)よりなる三角形が存在するか否かを割り出し、存
在する場合は相対的位置関係D1,D2,θを演算す
る。複数存在する場合は、すべてについて相対的位置関
係D1,D2,θを演算する。
【0058】ちなみに図3では、MC4に入力されたP
Mデータが6個ある(パターンマッチングにおいて、マ
ッチングするブロックが6個検出された)。紙幣IDと
回転IDが一致するブロック(PMデータ)は、図3の
左上の3個のブロックである。そして、この3個のブロ
ックは、ブロックIDが1〜3と、それぞれ異なってい
る。すなわち、この3個のブロックが、ブロックBLK
1,BLK2,BLK3である。MC4は、この3個の
ブロックBLK1,BLK2,BLK3について相対的
位置関係D1,D2,θを演算により求める。紙幣ID
が異なる場合や回転IDが異なる場合は演算を行なわな
い。なお、図3では、ブロックBLK1,BLK2,B
LK3は、それぞれ1個しかない。しかし、例えばブロ
ックBLK3が1個ではなく2個存在する場合は、2つ
の三角形が構成されることになるため、相対的位置関係
D1,D2,θもそれぞれの三角形について演算するこ
とになる。
【0059】なお、ブロックBLK1とブロックBLK
2の間の距離がD1であり、ブロックBLK1とブロッ
クBLK3間の距離がD2であり、ブロックBLK1と
ブロックBLK2により構成される線分とブロックBL
K1とブロックBLK3により構成される線分(辺)の
挟角の角度がθである。また、演算は、後に説明する省
略演算により行なわれる。
【0060】そして、MC4は、演算により求めた相対
的位置関係D1c,D2c,θcが、DRAM5に記憶
されているストラクチャマッチング用のデータベースに
登録されている相対的位置関係D1r,D2r,θrと
一致するか否かを判断し、一致する場合に、スキャナS
Cから読み込んだ対象画像が参照画像である紙幣に該当
すると判断する(添え字cは演算値であることを示し、
添え字rは基準となる値であることを示す)。このよう
に判断するのは、相対的位置関係D1,D2,θの一致
という条件は、三角形の合同条件の一つである「2辺の
長さと挟角の一致」とう条件そのものであり、相対的位
置関係D1,D2,θの一致を見れば疑いなくストラク
チャマッチングを行なうことができるからである。な
お、表1は、ストラクチャマッチング用のデータベース
の構造を例示する表である。このデータベースは、省略
演算に対応した形式でデータを記憶している。
【0061】
【表1】
【0062】ちなみに、上記の様にストラクチャマッチ
ングを、紙幣ID及び回転IDが一致するブロックを前
提として行なうのは、回転IDが同じでも紙幣IDが異
なる場合や紙幣IDが同じでも回転IDが異なる場合
は、完全な紙幣が複写される可能性がなく、例え複写さ
れても紙幣としての意味を成さないからである。したが
って、完全な紙幣が複写される可能性のある場合のみス
トラクチャマッチングを行うようにして、システムの処
理速度の低下を防止する。
【0063】ここで本発明においては、相対的位置関係
D1,D2,θの演算は、省略演算により行なわれる。
PMデータにおけるブロックBLK1の位置データが平
面座標(x1,y1)、ブロックBLK2の位置データが
平面座標(x2,y2)、ブロックBLK3の位置データ
が平面座標(x3,y3)で、それぞれ与えられている場
合(図3参照)、省略演算による相対的位置関係D1
c,D2c,θcはそれぞれ次のように求められる。
【0064】D1c=(x2−x12+(y2−y12 D2c=(x3−x12+(y3−y12 θc=(x2−x1)(x3−x1)+(y2−y1)(y3
−y1) なお、DRAM5に記憶されているストラクチャマッチ
ング用のデータベース(表1参照)に登録されている相
対的位置関係D1r,D2r,θrは、前記の通り、演
算により求められる相対的位置関係D1c,D2c,θ
cに対応したデータ形式で備えている。
【0065】このように、相対的位置関係D1,D2,
θを省略演算により求め、省略演算に対応した形式でス
トラクチャマッチング用のデータベースを備えることに
より、平方根、割り算、逆三角関数を用いることなく、
足し算と掛け算でストラクチャマッチングを行なうこと
ができる。したがって、システムとしての処理速度の低
下を防止することができる。このため、ストラクチャマ
ッチングを行うMC4は、市販の安価なマイコンで充分
であり、高性能なマイコンや特別設計のマイコンである
必要はない。
【0066】次に、ストラクチャマッチングを行なうタ
イミングであるが、PMU12によりパターンマッチン
グがすべて終了してからストラクチャマッチングを行な
うこととしてもよいが、パターンマッチングの途中の時
点においても、マッチングしたブロックが検出されるご
とに(PMデータが生成するごとに)、ストラクチャマ
ッチングを行なうこととしてもよい。例えば、パターン
マッチングの結果のPMデータをDRAM5においてリ
スト構造にし、PMデータが生成するごとにリストの最
後に付け加え、リストの最後に付け加えたPMデータと
それ以前にリストに存在するPMデータとの間でストラ
クチャマッチングを行なうこととしてもよい。このよう
にすることで、速い段階で紙幣の存在を検知して複写を
取りやめることができる。また、一度行なった演算を再
度演算し直すことがない。
【0067】相対的位置関係については、ブロックBL
K1,ブロックBLK2,ブロックBLK3により三角
形が構成されるものとして、図4(a)に示すように、
相対的位置関係をD1,D3,θで判断してもよい。ま
た、図4(b)に示すように、相対的位置関係をD1,
D2,D3で判断してもよい。さらに、図4(c)に示
すように、相対的位置関係をD1,θ1,θ2で判断し
てもよい。なお、図4は例示であり、これに限定される
ことはない。
【0068】なお、本発明の第1の態様である長さ演算
判別手段及び本発明の第2の態様である角度演算判別手
段は、上記説明したストラクチャマッチングにおいて、
演算により相対的位置関係D1c,D2c,θcを求め
ること、これをストラクチャマッチング用のデータベー
スに記憶された相対的位置関係D1r,D2r,θrと
比較することに包含されるので、個別の説明は省略す
る。
【0069】以上、本発明の実施の形態につき説明した
が、本発明は、必ずしも前記した手段及び手法に限定さ
れるものではなく、本発明にいう目的を達成し、本発明
にいう効果を有する範囲において適宜に変更実施するこ
とが可能である。当然、多角形の合同条件をもってスト
ラクチャマッチングを行なうこともできる。
【0070】以上説明したように、本発明の第1〜第3
の態様(長さ演算判別手段、角度演算判別手段、画像判
別システム)によれば、線分の長さ(距離)及び角度の
演算及び判別を、市販のマイコンなど安価なハードウェ
アにより行なうことができる。また、本発明の第3の態
様である画像判別システムによれば、例えば、スキャナ
などから読み込まれる対象画像がデータベースに登録さ
れている参照画像に該当するか否かを迅速かつ確実に判
断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る画像判別システ
ムが適用されるカラー複写機の概略構成並びに紙幣認識
システムの構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施の形態に係る紙幣認識システ
ムにおける解像度変換及びブロックなどを説明する図で
ある。
【図3】 本発明の実施の形態に係る画像判別システ
ムにおける相対的位置関係の演算を説明する図である。
【図4】 本発明の実施の形態に係る画像判別システ
ムにおける相対的位置関係の異なる例を示す図である。
【図5】 従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
1 紙幣認識システム(本発明の画像判別システムが
適用される) 2 ASIC 3 SRAM 4 MC(演算部、判断部) 5 DRAM(データ記憶部) 8 RSU(解像度変換ユニット) 10 FEU(特徴抽出ユニット) 12 PMU(パターンマッチングユニット)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA21 AA32 AA56 AA61 BB27 CC02 DD06 FF00 FF01 FF04 GG16 HH05 JJ02 JJ25 MM07 QQ23 QQ25 QQ38 QQ41 5L096 BA18 FA25 FA64 FA67 FA69 HA07 JA11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータ読取可能なデータとし
    て入力された特定の点により構成される線分の長さを演
    算により求める演算部、基準となる長さデータを記憶
    するデータ記憶部、前記演算部の演算結果と前記デー
    タ記憶部の前記長さデータを比較して長さの長短を判別
    する長さ判断部、を含んでなる長さ演算判別手段であっ
    て、 前記演算部は前記特定の点により構成される線分の長さ
    を省略演算し、前記データ記憶部は前記長さデータを前
    記省略演算に対応したデータ形式で備えること、を特徴
    とする長さ演算判別手段。
  2. 【請求項2】 コンピュータ読取可能なデータとし
    て入力された特定の点により構成される三角形の所定の
    角の角度を演算により求める演算部、基準となる角度
    データを記憶するデータ記憶部、前記演算部の演算結
    果と前記データ記憶部の前記角度データを比較して角度
    の大小を判断する判断部、を含んでなる角度演算判別手
    段であって、 前記演算部は前記特定の点により構成される三角形の所
    定の角の角度を省略演算し、前記データ記憶部は前記角
    度データを前記省略演算に対応したデータ形式で備える
    こと、を特徴とする角度演算判別手段。
  3. 【請求項3】 コンピュータ読取可能なデータとして
    入力された対象画像中の特定の点により構成される三角
    形と、リファレンスとなる参照画像中の特定の点により
    構成される三角形を比較し、両方の三角形が合同である
    場合に、前記入力された対象画像が前記リファレンスと
    なる参照画像に該当するものと判断する画像判別システ
    ムであって、 前記両方の三角形が合同であるか否かは、次に示す3つ
    の手段のうちの少なくとも一つの手段により判断するこ
    とを特徴とする画像判別システム。 (1) 前記画像判別システムが、前記対象画像中の
    特定の点により構成される三角形の3辺の長さを演算す
    る演算部、前記リファレンスとなる参照画像中の特定
    の点により構成される三角形の3辺の基準となる長さデ
    ータを記憶するデータ記憶部、前記演算部の演算結果
    と前記データ記憶部の長さデータを比較判断する判断部
    を含んで構成されるものであり、 前記演算部は前記辺の長さを省略演算で算出し、前記デ
    ータ記憶部は前記長さデータを前記省略演算に対応した
    データ形式で備え、前記判断部は前記3辺の長さの一致
    をもって前記両方の三角形が合同であると判断する。 (2) 前記画像判別システムが、前記対象画像中の
    特定の点により構成される三角形の2辺の長さとその挟
    角の角度を演算する演算部、前記リファレンスとなる
    参照画像中の特定の点により構成される三角形の基準と
    なる2辺の長さデータとその挟角の角度データを記憶す
    るデータ記憶部、前記演算部の演算結果と前記データ
    記憶部の長さデータ及び角度データを比較判断する判断
    部を含んで構成されるものであり、 前記演算部は前記辺の長さ及び角度を省略演算で算出
    し、前記データ記憶部は前記長さデータ及び角度データ
    を前記省略演算に対応したデータ形式で備え、前記判断
    部は前記2辺の長さとその挟角の角度の一致をもって前
    記両方の三角形が合同であると判断する。 (3) 前記画像判別システムが、前記対象画像中の
    特定の点により構成される三角形の1辺の長さとその両
    端の角度を演算する演算部、前記リファレンスとなる
    参照画像中の特定の点により構成される三角形の基準と
    なる1辺の長さデータとその両端の角度データを記憶す
    るデータ記憶部、前記演算部の演算結果と前記データ
    記憶部の長さデータ及び角度データを比較判断する判断
    部を含んで構成されるものであり、 前記演算部は前記辺の長さ及び角度を省略演算で算出
    し、前記データ記憶部は前記長さデータ及び角度データ
    を前記省略演算に対応したデータ形式で備え、前記判断
    部は前記1辺の長さとその両端の角度の一致をもって前
    記両方の三角形が合同であると判断する。
  4. 【請求項4】 前記参照画像における特定の点がそれ
    ぞれ識別性を有するものであると共に、前記演算部に入
    力される特定の点もそれぞれ識別性を有し所定の点の組
    み合わせでのみ前記三角形が構成される場合は、前記演
    算部に入力される特定の点が3点以上あっても前記所定
    の点の組み合わせの三角形についてのみ前記演算を行な
    うこと、を特徴とする請求項3に記載の画像判別システ
    ム。
  5. 【請求項5】 前記対象画像が前記演算部に順次入力
    される場合において、前記特定の点が入力されるごと
    に、最後に入力された前記特定の点と既に入力されてい
    る前記特定の点との間で、前記演算及び判断を行なうこ
    と、を特徴とする請求項3又は請求項4に記載の画像判
    別システム。
  6. 【請求項6】 前記コンピュータ読取可能なデータと
    して入力された対象画像中の特定の点により構成される
    図形がn角形であり、前記リファレンスとなる参照画像
    中の特定の点により構成される図形がn角形である場合
    は、両方のn角形を比較し、両方のn角形が合同である
    場合に、前記入力された対象画像が前記リファレンスと
    なる参照画像に該当するものと判断すること、を特徴と
    する請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の画像
    判別システム。但し、nは整数であり、かつ、n>3で
    ある。
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