JP2003317033A - 画像処理におけるアフィン変換係数算出方法および画像処理装置 - Google Patents
画像処理におけるアフィン変換係数算出方法および画像処理装置Info
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Abstract
フィン変換係数算出方法およびその画像処理装置を提供
することを目的とするものである。 【解決手段】 撮影した文字列の画像を2値化処理して
この文字列の各文字の外接長方形を抽出する手順と、文
字列に対応する基準図形の外接長方形間の中心点距離
と、2値化処理した文字列の外接長方形の幾何学的位置
関係とによって、アフィン変換行列の一部の係数を算出
する手順と、文字列の一方の文字画像の第1モーメント
行列を求める手順と、第1モーメント行列を求めた文字
に対応する基準画像の第2モーメント行列を求める手順
と、このアフィン変換行列の一部の係数、第1と第2モ
ーメント行列とによって、アフィン変換行列の残りの係
数を求める手順とを有するアフィン変換係数算出方法で
ある。
Description
む画像、例えば2つの文字列からなる画像をアフィン変
換により補正する画像処理におけるアフィン変換係数算
出方法、およびその画像処理装置に関するものであ。
ボット或いは事務機器等広く利用されている。その画像
処理装置の一例として、テレビカメラで撮影された画像
から文字や番号を認識する画像処理がある。この種の画
像処理装置には、例えば、駐車場等に監視カメラを設置
して、撮影した車両のナンバープレートの画像を画像処
理して車両番号を認識する装置、所謂車両番号認識装置
がある。
画像処理装置では、駐車場等の定位置に監視カメラを固
定して、駐車する車両を撮影して監視する。監視カメラ
で撮影された車両映像は、監視室内のモニターに表示さ
れ、またビデオテープ・レコーダ(VTR)に記録され
る。撮影された車両のナンバープレートは、駐車位置や
車種によりナンバープレートの取り付けられている位置
等が異なるため、撮影するカメラ視野の中心に車両番号
が撮影されるとは限らない。従って、車両番号がレンズ
の中心にくることもあれば、画像の端に撮影されること
もあり、このような場合には歪みを伴った画像となる。
る画像を一つの画像処理装置で処理する場合は、車種の
相違により撮影位置が異なるのみならず、カメラの設置
箇所の高さ、撮影角度と言った条件等によって、車両の
ナンバープレートの撮影位置が異なり、複雑に歪みが発
生して、車両番号を認識できないことがある。
は、撮影のための照明が施されていない場所での撮影で
あり、光学的に貧弱な条件で撮影されており、しかも安
価なテレビカメラが使用される場合が多い。従って、こ
のような監視カメラから得られる画像は幾何学的に歪ん
だ画像となり易く、ナンバープレートの車両番号を認識
が困難になることが多い。
のであって、対象画像の幾何学的歪みを補正するための
アフィン変換係数算出方法およびその画像処理装置を提
供することを目的とするものである。
達成するためになされており、請求項1の発明は、撮影
された少なくとも2つの文字列の画像を2値化処理して
該文字列の各文字の外接長方形を抽出する手順と、前記
文字列に対応する基準図形の外接長方形間の中心点距離
と、前記2値化処理した文字列の外接長方形の幾何学的
位置関係とによって、アフィン変換行列の一部の係数を
算出する手順と、前記文字列の一方の文字画像の第1モ
ーメント行列を求める手順と、前記第1モーメント行列
を求めた文字に対応する基準画像の第2モーメント行列
を求める手順と、前記アフィン変換行列の一部の係数
と、前記第1と第2モーメント行列とによって、前記ア
フィン変換行列の残りの係数を求める手順とを有するこ
とを特徴とする画像処理におけるアフィン変換係数算出
方法である。
をアフィン変換して歪みを補正する際に、対象画像のア
フィン変換行列の各係数(a,b,c,d,tx,t
y)を算出するアフィン変換係数算出方法であって、撮
影された少なくとも2つの文字列からなる画像を2値化
処理して文字列の各文字の外接長方形を抽出し、この文
字列に対応する基準図形の外接長方形間の中心点距離
と、2値化処理した文字列の外接長方形の幾何学的位置
関係とによって、アフィン変換行列の一部の係数(a,
c)を算出し、続いて、2値化処理して得られた文字列
の一方の文字画像の第1モーメント行列を求め、かつこ
の文字画像に対応する基準画像の第2モーメント行列を
求めて、第1モーメント行列、第2モーメント行列およ
びアフィン変換行列の一部の係数(a,c)により、対
象画像のアフィン変換行列の残りの係数(b,d)を求
めるアフィン変換係数算出方法である。なお、アフィン
変換行列の係数(tx,ty)は、基準図形の中心点を
原点とするx,y座標をすると、その基準図形の中心点
のx,y成分に相当する。
の画像処理におけるアフィン変換係数算出方法におい
て、前記アフィン変換行列の残りの係数は、前記第2モ
ーメント行列をM、前記第1モーメント行列をM′、前
記アフィン変換行列をAおよびその転置行列をAt とし
た場合、下記(1)式のノルムを最小とする係数によっ
て求める手順によることを特徴とする画像処理における
アフィン変換係数算出方法である。
に記載の画像処理におけるアフィン変換係数算出方法に
おいて、前記少なくとも2つの文字列がナンバープレー
トの車両番号であることを特徴とする画像処理における
アフィン変換係数算出方法である。
位置に存在する駐車場の車両のナンバープレートの車両
番号を認識する際、対象画像が明確であるので、ナンバ
ープレートの対象画像文字の歪み補正して認識する際の
処理として、アフィン変換係数算出方法による画像処理
が好ましい。
の文字列の画像を2値化して該文字列の一文字づつの外
接長方形を算出する外接長方形抽出部と、前記文字列に
対応する基準図形の外接長方形間の中心点距離と、前記
2値化処理した文字列の外接長方形の幾何学的位置関係
とによって、アフィン変換行列の一部の係数を算出する
第1アフィン変換行列係数算出部と、前記文字列の一方
の文字画像の第1モーメント行列を算出する第1モーメ
ント行列算出部と、前記第1モーメント行列を求めた文
字に対応する基準画像の第2モーメント行列を算出する
第2モーメント行列算出部と、前記第1アフィン変換行
列の一部の係数と、前記第1と第2モーメント行列とに
より、前記アフィン変換行列の残りの係数を算出する第
2アフィン変換行列係数算出部とを備えることを特徴と
する画像処理装置である。
字列の画像を2値化処理部で2値化処理して、外接長方
形抽出部でその画像の一文字づつの外接長方形を算出
し、アフィン変換行列係数算出部で、文字列に対応する
基準図形の外接長方形間の中心点距離と、2値化処理し
た文字列の外接長方形の幾何学的位置関係とによって、
アフィン変換行列の一部の係数(a,c)を算出する。
第1モーメント行列算出部で、文字列の一方の文字画像
の第1モーメント行列を算出する。続いて、第2モーメ
ント行列算出部で、第1モーメント行列を求めた文字に
対応する基準画像の第2モーメント行列を算出する。な
お、基準画像の第2モーメント行列は、予め算出するこ
とができる。その場合、対象の基準画像のモーメント行
列を記憶手段から読み出すようにしてもよい。第1と第
2モーメント行列算出部は、同一の演算手段である。続
いて、アフィン変換行列係数算出部によって、アフィン
変換行列の一部の係数と、第1と第2モーメント行列と
により、アフィン変換行列の残りの係数(b,d)を算
出する。
ついて、図面を参照して説明する。なお、図1は、本発
明に係る実施形態の画像処理装置を示すブロック図であ
り、図2は、本実施形態のアフィン変換係数算出方法の
概要を示す流れ図である。本実施形態では、駐車場に駐
車する車両のナンバープレートなどの車両番号から構成
される複数の文字列を撮影した場合を想定して説明す
る。
の2つの文字として、「1」,「0」を撮影した場合を
説明する。因みに、図3はテレビカメラで得られた入力
画像、図4は基準画像図形であり、図5は入力画像のア
フィン変換の説明図である。
を示し、駐車場に駐車する車両のナンバープレートを撮
影する監視カメラ(テレビカメラ)1、テレビカメラ1
からの映像信号,VTRに録画された映像信号或いはメ
モリカードに記憶された映像信号をデジタル化するA/
D変換器2、A/D変換器2からのデジタル信号を記憶
される対象画像を記憶する画像メモリ3、2値化処理し
た2値化画像を記憶する2値化画像メモリ3a、基準図
形を記憶する画像メモリ4、デジタル信号を画像処理す
る画像処理部5、D/A変換器6、表示部(モニター)
7、キーボード等の入力装置8から構成されている。な
お、画像メモリは、2値化画像メモリ3aと画像メモリ
3とを共用してもよい。また、画像処理装置は、概ねテ
レビカメラ1を除く部分が含まれる。
する2値化処理部5aを含み、図形歪み補正部として
は、外接長方形抽出部5b、第1のアフィン変換行列係
数算出部5c、対象画像のモーメント行列算出部5d、
基準図形のモーメント行列算出部5e、第2のアフィン
変換行列係数算出部5fが含まれる。なお、モーメント
行列算出部5dとモーメント行列算出部5eとは、対象
は異なるが同一の演算手段により演算処理がなされる
で、画像処理部5に1つの演算手段を備えればよい。
アフィン変換係数算出方法について、図2の流れ図を参
照して説明する。一例として、車両のナンバープレート
の文字(「1」,「0」)の歪み補正する場合について
説明する。
り画像を取得し、画像メモリ3に記憶する。なお、監視
カメラ1で撮影された画像をVTR1aやカードメモリ
1b等に記憶して、必要な画像を画像メモリ3に記憶し
てもよい。画像メモリ3に記憶した画像の内の対象画
像,文字列(「1」と「0」)は、図3に示すように歪
んだ画像である。これらの番号認識における画像処理に
は、基準となる辞書パターンと比較して幾何学的補正を
する必要がある。辞書パターン(基準図形)は画像メモ
リ4に記憶されている。
2値化処理部5aにより2値化を行って、図3に示す歪
みのある図形を抽出して、2値化画像メモリ3aに記憶
し、ステップS3に進む。ステップS3では、2値化処
理された処理対象の文字列(「1」と「0」)に対し
て、外接長方形抽出部5bで演算処理して、図3に示す
外接長方形obj1,obj2を抽出する。
ィン変換行列係数算出部5cにより、アフィン変換行列
係数(a,c)を算出する。アフィン変換行列係数は、
下記1式(数3)に示すように、a,b,c,d,t
x ,ty の6つの係数があり、ステップS4では、
アフィン変換行列係数(a,c)を算出する。
ついて、詳細に説明すると、まず、下記1式(数1)で
示すように、図4の基準図形から図5の歪みを有する画
像へのアフィン変換を定義する。この1式のアフィン変
換行列は、2次元座標系でベクトル・マトリックス表現
で表している。
の中心点c0およびc1を定めて、ベクトルc0−c1
から下記2式(数4)を用いて、上記アフィン変換行列
係数(a,c)を求める。なお、中心点c0のx成分お
よびy成分をc0xおよびc0yとし、中心点c1のx
成分およびy成分をc1xおよびc1yとする。また、
本実施形態の場合は、車両のナンバープレートの文字の
歪み補正であるので、ナンバープレートの文字間隔Dは
一定であり、5.5cmか、8.5cmである。これら
の値からアフィン変換行列係数(a,c)は、文字列が
水平配列のため下記2式(数4)から算出することがで
きる。
5に進み、モーメント行列算出部5cによって、対象画
像のモーメント行列M′を求める。ステップS5では、
文字列の「1」と「0」のうち、「0」の文字画像のモ
ーメント行列を求める。ある領域Rにおける重心を原点
としたξ−η座標系における画像fR(ξ,η)のモー
メントmpqとモーメント行列M0 を3式(数5)と
4式(数6)で定義する。3式および4式に則り、文字
「0」のモーメント行列、すなわち、図5の図形obj
0のモーメント行列M′を算出する。
る画像のモーメント行列Mを求める。算出方法について
は、ステップS5と同様にして、3式(数5)および4
式(数6)を用いて求める。文字0の基準図形のモーメ
ント行列Mを算出する。なお、モーメント行列Mは、基
準パターンであるので、予め算出してもよい。
列係数算出部5fに基づいて、アフィン変換行列係数
(b,d)を求める。第2のアフィン変換行列係数算出
部5fでは、ステップS5で算出したモーメント行列
M′と、ステップS6で算出したモーメント行列Mと、
ステップS4で求めた係数a,cとにより、下記5式
(数7)のノルム(norm)から演算処理して算出する。
なお、アフィン変換行列Aについての既知の係数aおよ
びcと、未知の係数bおよびdとによって、転置行列A
t を求める。
反復法を用いて、5式のノルムが最小の値になるように
求める。なお、反復法について説明すると、第1に係数
にある値を代入してノルムを算出し、第2に第1よりは
ノルムが小さくなるような別の係数を代入していく。こ
の動作を繰り返して、ノルムの最小値を検出したとき、
演算処理を終了して、その時の係数値を最終値とする。
このようにして、アフィン変換行列係数a,b,cおよ
びdを算出することができる。
yについては、図4のようにobj0に対応する基準図
形の中心点を原点とした時、c0のx,y成分に一致す
る。
ィン変換行列係数(a,b,c,d,tx ,ty )
を求めることができ、この算出した係数を用いて文字画
像を逆変換することで、歪みを補正した画像を得ること
ができる。この画像からナンバープレートの文字
「1」,「0」を認識することができる。このような画
像処理を行うことによって、ナンバープレートの全ての
文字を認識することができる。
知としている場合を説明した。しかし、実際の画像認識
では、撮影された対象画像が未知である場合が多く、こ
のような場合には、全ての数字の基準画像に対して係数
の算出を行い、ファイン変換行列係数算出後、逆変換を
行って基準画像との誤差を算出し、誤差の小さいものを
変換係数とする。また、対象画像と基準画像の大きさが
異なる場合についても同様に、基準ベクトルと対象画像
との特徴ベクトルとのノルムが最小値となるように演算
処理して求めることができる。
字の認識について説明したが、この実施形態に限定する
ことなく、種々の用途、例えば図形処理等に応用できる
ことは明らかである。
象画像のモーメントと、アフィン変換行列との演算結果
の差のノルムの最小値よりアフィン変換行列係数を求め
ているので、基準図形との誤差を最小にすることができ
る。そのため、幾何学補正の誤差を最小にすることがで
きるので、後の文字認識等の画像処理の精度を高めるこ
とができる効果を有する。
低解像度画像にも使用できる。従って、認識処理を含む
監視システムなどに好適な画像処理におけるアフィン変
換係数算出方法およびその画像処理装置を提供できる利
点がある。
示すブロック図である。
を示す流れ図である。
を示し図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 撮影された少なくとも2つの文字列の画
像を2値化処理して該文字列の各文字の外接長方形を抽
出する手順と、 前記文字列に対応する基準図形の外接長方形間の中心点
距離と、前記2値化処理した文字列の外接長方形の幾何
学的位置関係とによって、アフィン変換行列の一部の係
数を算出する手順と、 前記文字列の一方の文字画像の第1モーメント行列を求
める手順と、 前記第1モーメント行列を求めた文字に対応する基準画
像の第2モーメント行列を求める手順と、 前記アフィン変換行列の一部の係数と、前記第1と第2
モーメント行列とによって、前記アフィン変換行列の残
りの係数を求める手順とを有することを特徴とする画像
処理におけるアフィン変換係数算出方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の画像処理におけるアフ
ィン変換係数算出方法において、 前記アフィン変換行列の残りの係数は、前記第2モーメ
ント行列をM、前記第1モーメント行列をM′、前記ア
フィン変換行列をAおよびその転置行列をAt とした場
合、下記(1)式のノルムを最小とする係数によって求
める手順によることを特徴とする画像処理におけるアフ
ィン変換係数算出方法。 【数1】 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の画像処理におけ
るアフィン変換係数算出方法において、 前記少なくとも2つの文字列がナンバープレートの車両
番号であることを特徴とする画像処理におけるアフィン
変換係数算出方法。 - 【請求項4】 少なくとも2つの文字列の画像を2値化
して該文字列の一文字づつの外接長方形を算出する外接
長方形抽出部と、 前記文字列に対応する基準図形の外接長方形間の中心点
距離と、前記2値化処理した文字列の外接長方形の幾何
学的位置関係とによって、アフィン変換行列の一部の係
数を算出する第1アフィン変換行列係数算出部と、 前記文字列の一方の文字画像の第1モーメント行列を算
出する第1モーメント行列算出部と、 前記第1モーメント行列を求めた文字に対応する基準画
像の第2モーメント行列を算出する第2モーメント行列
算出部と、 前記第1アフィン変換行列の一部の係数と、前記第1と
第2モーメント行列とにより、前記アフィン変換行列の
残りの係数を算出する第2アフィン変換行列係数算出部
とを備えることを特徴とする画像処理装置。
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