JP4560023B2 - 画像マッチング装置、画像マッチングプログラム及び画像マッチング方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、入力された画像間の幾何学的歪みが大きい場合であっても、高い精度のマッチングを行うことを目的とする。
上記画像入力部が入力した第1画像を処理装置により複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成する画像分割部と、
上記画像分割部が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により取得する対応画像検索部と、
上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像を幾何変換して新たな第1画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換部とを備え、
上記画像入力部は、上記画像変換部が生成した新たな第1画像を第1画像として新たに入力し、
上記画像分割部は、上記画像入力部が新たに入力した第1画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成し、
上記対応画像検索部は、上記画像分割部が新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
上記画像入力部が入力した第1画像と第2画像とを相似縮小して縮小画像を生成して記憶装置に記憶する縮小画像生成部を備え、
上記画像分割部は、上記縮小画像生成部が生成した第1画像の縮小画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成し、
上記対応画像検索部は、上記画像分割部が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記縮小画像生成部が生成した第2画像の縮小画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を取得し、
上記縮小画像生成部は、上記画像入力部が新たに入力した第1画像と第2画像とを上記縮小画像よりも高解像度の画像に相似縮小して縮小画像を新たに生成し、
上記画像分割部は、上記縮小画像生成部が新たに生成した第1画像の縮小画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成し、
上記対応画像検索部は、上記画像分割部が新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記縮小画像生成部が新たに生成した第2画像の縮小画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
上記画像入力部と上記画像分割部と上記対応画像検索部と上記画像変換部とに処理を所定の回数実行させるマッチング処理制御部を備え、
上記画像入力部は、所定の回数目に上記画像変換部により生成された新たな第1画像を第1画像として新たに入力し、
上記画像分割部は、上記画像入力部が新たに入力した第1画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成し、
上記対応画像検索部は、上記画像分割部が新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得し、
上記画像マッチング装置は、さらに、
所定の回数目に生成された新たな第1画像に基づき取得された上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、初めに上記画像入力部が入力した第1画像の各画素の画像座標値と上記第2画像の画像座標値との対応関係情報をマッチング結果として出力するマッチング結果出力部と
を備えることを特徴とする。
上記対応画像検索部は、上記画像分割部が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記複数の第2画像の各第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記各第2画像の画像座標値を取得し、
上記画像変換部は、上記複数の第2画像の各第2画像について、上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する当該第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像を幾何変換して上記第2画像に対応する新たな第1画像を生成し、
上記画像入力部は、上記画像変換部が生成した複数の新たな第1画像を入力し、
上記画像分割部は、上記画像入力部が入力した複数の新たな第1画像の各新たな第1画像を複数の画像に分割して複数の新たな小領域画像を生成し、
上記対応画像検索部は、上記複数の新たな第1画像の各第1画像について、上記画像分割部が生成した複数の新たな小領域画像の各新たな小領域画像に対応する新たな対応画像を当該新たな第1画像に対応する第2画像から検索して、上記各新たな小領域画像の各画素の上記新たな第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を取得する
ことを特徴とする。
上記画像入力部が入力した第1画像を処理装置により複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成する画像分割部と、
上記画像分割部が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により取得する対応画像検索部と、
上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換部とを備え、
上記画像入力部は、上記画像変換部が生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索部は、上記画像分割部が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記画像入力部が新たに入力した第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
上記画像入力部が入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により検索して取得する対応画像検索部と、
上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像を幾何変換して新たな第1画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換部とを備え、
上記画像入力部は、上記画像変換部が生成した新たな第1画像を第1画像として新たに入力し、
上記対応画像検索部は、上記画像入力部が新たに入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに検索して取得する
ことを特徴とする。
上記画像入力部が入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により検索して取得する対応画像検索部と、
上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換部とを備え、
上記画像入力部は、上記画像変換部が生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索部は、上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記画像入力部が新たに入力した第2画像の画像座標値を新たに検索して取得する
ことを特徴とする。
上記画像入力処理で入力した第1画像を処理装置により複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成する画像分割処理と、
上記画像分割処理で生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により取得する対応画像検索処理と、
上記対応画像検索処理で取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像を幾何変換して新たな第1画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換処理とをコンピュータに実行させ、
上記画像入力処理は、上記画像変換処理で生成した新たな第1画像を第1画像として新たに入力し、
上記画像分割処理は、上記画像入力処理で新たに入力した第1画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成し、
上記対応画像検索処理は、上記画像分割処理で新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
上記画像入力処理で入力した第1画像と第2画像とを相似縮小して縮小画像を生成して記憶装置に記憶する縮小画像生成処理をコンピュータに実行させ、
上記画像分割処理は、上記縮小画像生成処理で生成した第1画像の縮小画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成し、
上記対応画像検索処理は、上記画像分割処理で生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記縮小画像生成処理で生成した第2画像の縮小画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を取得し、
上記縮小画像生成処理は、上記画像入力処理で新たに入力した第1画像と第2画像とを上記縮小画像よりも高解像度の画像に相似縮小して縮小画像を新たに生成し、
上記画像分割処理は、上記縮小画像生成処理で新たに生成した第1画像の縮小画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成し、
上記対応画像検索処理は、上記画像分割処理で新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記縮小画像生成処理で新たに生成した第2画像の縮小画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
上記画像入力処理と上記画像分割処理と上記対応画像検索処理と上記画像変換処理とに処理を所定の回数実行させるマッチング処理制御処理をコンピュータに実行させ、
上記画像入力処理は、所定の回数目に上記画像変換処理により生成された新たな第1画像を第1画像として新たに入力し、
上記画像分割処理は、上記画像入力処理で新たに入力した第1画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成し、
上記対応画像検索処理は、上記画像分割処理で新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得し、
上記画像マッチングプログラムは、さらに、
所定の回数目に生成された新たな第1画像に基づき取得された上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、初めに上記画像入力処理で入力した第1画像の各画素の画像座標値と上記第2画像の画像座標値との対応関係情報をマッチング結果として出力するマッチング結果出力処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
上記対応画像検索処理は、上記画像分割処理で生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記複数の第2画像の各第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記複数の第2画像の各第2画像の画像座標値を取得し、
上記画像変換処理は、上記複数の第2画像の各第2画像について、上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する当該第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像を幾何変換して上記第2画像に対応する新たな第1画像を生成し、
上記画像入力処理は、上記画像変換処理で生成した複数の新たな第1画像を入力し、
上記画像分割処理は、上記画像入力処理で入力した複数の新たな第1画像の各新たな第1画像を複数の画像に分割して複数の新たな小領域画像を生成し、
上記対応画像検索処理は、上記複数の新たな第1画像の各第1画像について、上記画像分割処理で生成した複数の新たな小領域画像の各新たな小領域画像に対応する新たな対応画像を当該新たな第1画像に対応する第2画像から検索して、上記各新たな小領域画像の各画素の上記新たな第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を取得する
ことを特徴とする。
上記画像入力処理で入力した第1画像を処理装置により複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成する画像分割処理と、
上記画像分割処理で生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により取得する対応画像検索処理と、
上記対応画像検索処理で取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換処理とをコンピュータに実行させ、
上記画像入力処理は、上記画像変換処理で生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索処理は、画像分割処理で生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記画像入力処理で新たに入力した第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
上記画像入力処理で入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により検索して取得する対応画像検索処理と、
上記対応画像検索処理で取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像を幾何変換して新たな第1画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換処理とをコンピュータに実行させ、
上記画像入力処理は、上記画像変換処理で生成した新たな第1画像を第1画像として新たに入力し、
上記対応画像検索処理は、上記画像入力処理で新たに入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに検索して取得する
ことを特徴とする。
上記画像入力処理で入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により検索して取得する対応画像検索処理と、
上記対応画像検索処理で取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換処理とをコンピュータに実行させ、
上記画像入力処理は、上記画像変換処理で生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索処理は、上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記画像入力処理で新たに入力した第2画像の画像座標値を新たに検索して取得する
ことを特徴とする。
処理装置が、上記画像入力ステップで入力した第1画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成する画像分割ステップと、
処理装置が、上記画像分割ステップで生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を取得する対応画像検索ステップと、
処理装置が、上記対応画像検索ステップで取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像を幾何変換して新たな第1画像を生成する画像変換ステップとを備え、
上記画像入力ステップでは、入力装置が、上記画像変換ステップで生成した新たな第1画像を第1画像として新たに入力し、
上記画像分割ステップでは、処理装置が、上記画像入力ステップで新たに入力した第1画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成し、
上記対応画像検索ステップでは、処理装置が、上記画像分割ステップで新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
処理装置が、上記画像入力ステップで入力した第1画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を生成する画像分割ステップと、
処理装置が、上記画像分割ステップで生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を取得する対応画像検索ステップと、
処理装置が、上記対応画像検索ステップで取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成する画像変換ステップとを備え、
上記画像入力ステップでは、入力装置が、上記画像変換ステップで生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索ステップでは、処理装置が、画像分割ステップで生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記画像入力ステップで新たに入力した第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする。
図1において、画像マッチング装置100は、サーバ910、LCD(液晶)901、キーボード902(Key・Board:K/B)、マウス903、FDD904(Flexible・Disk・Drive)などのハードウェア資源を備え、これらはケーブルや信号線で接続されている。
サーバ910は、コンピュータであり、ローカルエリアネットワーク942(LAN)、ゲートウェイ941を介してインターネット940に接続されている。
図2において、画像マッチング装置100は、プログラムを実行するCPU911(Central・Processing・Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)を備えている。CPU911は、バス912を介してROM913、RAM914、通信ボード915、LCD901、キーボード902、マウス903、FDD904、磁気ディスク装置920と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置920の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置などの記憶装置でもよい。
RAM914は、揮発性メモリの一例である。ROM913、FDD904、CDD905、磁気ディスク装置920の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置984の一例である。
通信ボード915、キーボード902、FDD904などは、入力装置982の一例である。また、通信ボード915は、通信装置988の一例である。
磁気ディスク装置920又はROM913などには、オペレーティングシステム921(OS)、ウィンドウシステム922、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。プログラム群923のプログラムは、CPU911、オペレーティングシステム921、ウィンドウシステム922により実行される。
ファイル群924には、以下に述べる実施の形態の説明において、「小領域画像」、「対応画像」、「新たな第1画像」、「縮小画像」、「所定の回数」、「マッチング結果」等として説明する情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「ファイル」や「データベース」の各項目として記憶されている。「ファイル」や「データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリになどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU911によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのCPU911の動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のCPU911の動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
また、以下に述べる実施の形態の説明において説明するフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、RAM914のメモリ、FDD904のフレキシブルディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク装置920の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、DVD(Digital・Versatile・Disk)等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス912や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
また、以下「〜処理」として説明するものは「〜ステップ」と読み替えできるものとする。
実施の形態1では、マッチング処理について説明する。
画像マッチング装置100は、第1画像の各画素に対応する第2画像の画像座標値を探すことを目的とする。通常、第1画像と第2画像とは、同じ対象を異なる角度から撮影した画像等、対応する画素を有するものである。しかし、これに限られるわけではない。また、画像マッチング装置100によれば幾何学的歪みが大きい画像のマッチングを行う場合に精度を高めることができるが、幾何学的歪みは、例えば、同じ対象を撮影した角度に開きがあるものほど一般に大きくなる。
次に、マッチングステップ2では、画像マッチング装置100は、マッチングステップ1で得た第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、第1画像の形状を第2画像の形状に近づくように幾何変換(任意変形、ラバーシーティング)する。幾何変換された第1画像は、幾何変換前の第1画像と比べ、第2画像との幾何学的歪みが小さくなる。そして、画像マッチング装置100は、幾何変換した第1画像と第2画像とについてマッチングステップ1で生成した縮小画像よりも高解像度の縮小画像を生成してマッチング処理を行う。マッチング処理はマッチングステップ1と同様に、第1画像の小領域画像を生成してテンプレートマッチングを行う。第1画像と第2画像との幾何学的歪みが小さくなっているため、マッチングステップ2で得られた第1画像の各画素に対応する第2画像の画像座標値に含まれる誤差は、マッチングステップ1での誤差よりも小さくなる。ここで、マッチングステップ1と同様に、幾何変換及び相似縮小した第1画像と元の第1画像の画像座標の対応関係、及び相似縮小した第2画像と元の第2画像の画像座標の対応関係を用いて、幾何変換及び、あるいは相似縮小してマッチングに供した画像同士のマッチング結果から、元の第1画像の画像座標と元の第2画像の画像座標の関係を得る。
そして、マッチングステップ3では、画像マッチング装置100は、マッチングステップ2と同様に、第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、第1画像の形状を第2画像の形状に近づくように幾何変換する。そして、マッチングステップ3では第1画像と第2画像とを縮小することなく、幾何変換した第1画像の小領域画像を生成してテンプレートマッチングを行う。マッチングステップ3で得られた第1画像の各画素に対応する第2画像の画像座標値に含まれる誤差は、マッチングステップ2での誤差よりも小さくなる。ここでも、マッチングステップ2と同様にして、元の第1画像の画像座標と元の第2画像の画像座標の関係を得る。
画像マッチング装置100は、画像マッチング部110、処理装置980、入力装置982、記憶装置984、表示装置986、通信装置988を備える。画像マッチング部110は、例えば、ソフトウェアやプログラム等であり、この場合記憶装置984に記憶され処理装置980により実行される。画像マッチング部110は、マッチング処理部120、マッチング処理制御部140、マッチング結果出力部142を備える。マッチング処理部120は、図3に基づき説明した画像のマッチング処理を行う。マッチング処理部120は、画像入力部122、縮小画像生成部124、画像分割部126、対応画像検索部128、画像変換部130を備え、図3に基づき説明したマッチングステップを複数回実行する。画像入力部122、縮小画像生成部124、画像分割部126、対応画像検索部128、画像変換部130の機能については後述する。マッチング処理制御部140は、マッチング処理部120がマッチングステップを繰り返す動作を制御する。マッチング結果出力部142は、マッチング処理の結果を出力する。マッチング処理の結果とは、例えば、テンプレート画像の各画素に対応するマッチング対象画像の画像座標値である。
まず、画像入力処理1(S110)では、画像入力部122は、第1画像と第2画像とを入力して記憶装置984に記憶する。ここで、第1画像はテンプレート画像、第2画像はマッチング対象画像であるとする。
次に、縮小画像生成処理1(S120)では、縮小画像生成部124は、画像入力部122が入力した第1画像と第2画像とを相似縮小してそれぞれの縮小画像を生成して記憶装置984に記憶する。第1画像と第2画像とを相似縮小して生成した縮小画像とは、第1画像と第2画像とのそれぞれよりも低解像度の画像である。
次に、画像分割処理1(S130)では、画像分割部126は、縮小画像生成部124が生成した第1画像の縮小画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を処理装置980により生成する。
次に、対応画像検索処理1(S140)では、対応画像検索部128は、画像分割部126が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を縮小画像生成処理1(S120)で縮小画像生成部124が相似縮小した第2画像から処理装置980により検索する。そして、対応画像検索部128は、各小領域画像の各画素の第1画像における画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を処理装置980により取得する。ここで、対応画像検索部128が全ての小領域画像に対応する対応画像を得ることで、第1画像の各画素に対応する第2画像の画像座標値を得ることができる。しかし、この結果は対応画像検索部128が実行したマッチング(検索)の結果得られたものであり、このマッチングには誤差がある。したがって、この結果にも誤差が含まれている。
ここで、対応画像検索部128は、小領域画像と相互相関係数が最大になる部分を第2画像から検索する方法により、対象画像を検索することができる。これに限られるわけではなく、対応画像検索部128は、その他の相関係数やSSDA(Sequential Similarity Detection Algorithm)法、あるいは最小2乗マッチング等を用いたテンプレートマッチングを用いるとしても構わない。また、マッチングは整数画像座標のマッチングに限らず、サブピクセルのマッチングを行ってもよい。
次に、縮小画像生成処理2(S121)では、縮小画像生成部124は、画像入力処理2(S111)で画像入力部122が新たに入力した第1画像と画像入力処理1(S110)で画像入力部122が入力した第2画像とをそれぞれ縮小画像生成処理1(S120)で縮小画像生成部124が生成した縮小画像よりも高解像度の画像に相似縮小して縮小画像を新たに生成する。
次に、画像分割処理2(S131)では、画像分割部126は、縮小画像生成部124が新たに生成した第1画像の縮小画像を複数の画像に分割して複数の小領域画像を新たに生成する。
次に、対応画像検索処理2(S141)では、対応画像検索部128は、画像分割部126が新たに生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を縮小画像生成処理2(S121)で縮小画像生成部124が相似縮小した第2画像から新たに検索する。そして、対応画像検索部128は、各小領域画像の各画素の第1画像における画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を処理装置980により新たに取得する。
マッチング制御処理(S160)では、マッチング処理制御部160は、画像入力部122と縮小画像生成部124と画像分割部126と対応画像検索部128と画像変換部130とにループ処理を所定の回数実行させる。つまり、マッチング処理制御部160は、ループ処理を所定の回数実行していないと判定した場合(S160でNO)、改めて画像変換処理(S150)から処理を実行させる。ここで、所定の回数とは、1以上の任意の回数であり、予め何回マッチング処理を実行すれば目的のマッチング精度になるか測定するなどして決定する。所定の回数マッチング処理を実行したとマッチング処理制御部160が判定した場合(S160でYES)、マッチング結果出力処理(S170)へ進む。
マッチングステップ1では、画像マッチング装置100は、第1画像と3つの第2画像それぞれを相似縮小し低解像度の縮小画像を生成する。そして、第1画像と3つの第2画像それぞれとをマッチングする。マッチングの方法については上述した通りである。そして、第1画像の各小領域画像に対応する対応画像を3つの第2画像それぞれから取得する。つまり、小領域画像毎に画像Aに対応する対応画像A、画像Bに対応する対応画像B、画像Cに対応する対応画像Cを取得する。対応画像A、対応画像B、対応画像Cを取得することにより、各小領域画像の各画素の元の第1画像における画像座標値に対応する元の画像A、画像B、画像Cそれぞれの画像座標値を取得する。
マッチングステップ2では、画像マッチング装置100は、3つの第2画像それぞれについて、マッチングステップ1で得た第1画像の各画素の画像座標値に対応する各第2画像の画像座標値を用いて、第1画像の形状を各第2画像の形状に近づくように幾何変換する。つまり、対応画像Aを取得することで得た第1画像の各画素の画像座標値に対応する画像Aの画像座標値を用いて、第1画像を幾何変換して第1画像Aを生成し、対応画像Bを取得することで得た第1画像の各画素の画像座標値に対応する画像Bの画像座標値を用いて、第1画像を幾何変換して第1画像Bを生成し、対応画像Cを取得することで得た第1画像の各画素の画像座標値に対応する画像Cの画像座標値を用いて、第1画像を幾何変換して第1画像Cを生成する。そして、画像マッチング装置100は、幾何変換した3つの第1画像と対応する3つの第2画像とについてマッチングステップ1で生成した縮小画像よりも高解像度の縮小画像を生成してマッチング処理を行う。つまり、対応画像Aに基づき幾何変換した第1画像Aと画像Aとをマッチングし、対応画像Bに基づき幾何変換した第1画像Bと画像Bとをマッチングし、対応画像Cに基づき幾何変換した第1画像Cと画像Cとをマッチングする。
そして、マッチングステップ3では、画像マッチング装置100は、マッチングステップ2で取得した第1画像の各画素の画像座標値に対応する画像Aの画像座標値を用いて、第1画像を幾何変換する。同様に、さらにマッチングステップ2で取得した第1画像の各画素の画像座標値に対応する画像Bの画像座標値を用いて、第1画像を幾何変換し、さらにマッチングステップ2で取得した第1画像の各画素の画像座標値に対応する画像Cの画像座標値を用いて、第1画像を幾何変換する。そして、マッチングステップ3では第1画像と第2画像とを縮小することなくマッチング処理を行う。
つまり、縮小画像生成処理1(S120)では、縮小画像生成部124は、第1画像と複数の第2画像それぞれとを相似縮小してそれぞれの縮小画像を生成する。画像分割処理1(S130)では、画像分割部126は、第2画像が1つの場合と同様に第1画像について処理を行う。そして、対応画像検索処理1(S140)では、画像分割部126が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を複数の第2画像の各第2画像から検索する。そして、対応画像検索部128は、各小領域画像の各画素の第1画像における画像座標値に対応する各第2画像の画像座標値を取得する。画像変換処理(S150)では、画像変換部130は、複数の第2画像の各第2画像について、対応画像検索部128が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する当該第2画像の画像座標値を用いて、第1画像を幾何変換して当該第2画像に対応する新たな第1画像を生成する。つまり、画像入力部122が入力した複数の第2画像の各第2画像に対して、新たな第1画像を生成する。そして、画像入力処理2(S111)では、画像入力部122は、画像変換部130が対応画像に基づいて生成した複数の新たな第1画像を入力する。また、縮小画像生成処理2(S121)では、縮小画像生成部124は、画像入力部122が入力した複数の新たな第1画像と複数の第2画像とを相似縮小してそれぞれの縮小画像を生成する。また、画像分割処理2(S131)では、画像分割部126は、画像入力部122が入力した複数の新たな第1画像の各新たな第1画像を複数の画像に分割して複数の新たな小領域画像を生成する。そして、対応画像検索処理2(S141)では、対応画像検索部128は、複数の新たな第1画像の各第1画像について、画像分割部126が生成した複数の新たな小領域画像の各新たな小領域画像に対応する新たな対応画像を各新たな第1画像に対応する第2画像から検索する。そして、元の第1画像と複数の新たな第1画像の画像座標の関係、及び元の第2画像と各新たな第1画像に対応する当該第2画像との画像座標の関係を用いて、元の第1画像の各画素の画像座標値に対応する、元の複数の各第2画像の画像座標値を取得する。
第1段階は、縮小画像生成処理1(S120)で縮小画像生成部124が、画像入力部122が入力した第1画像と第2画像とを相似縮小して生成したそれぞれの縮小画像を示す。また第1段階は、解像度を入力画像の1/8まで縮小した画像である。
第2段階は、1回目の縮小画像生成処理2(S121)で、縮小画像生成部124が、画像変換部130が第1画像の画素の画像座標値を第2画像の画像座標値へ近づくように変換した画像座標値を用いて生成した新たな第1画像と第2画像とを相似縮小して生成したそれぞれの縮小画像を示す。また第2段階は、解像度を入力画像の1/4まで縮小した画像である。
第3段階は、2回目の縮小画像生成処理2(S121)で、縮小画像生成部124が、画像変換部130が第1画像の画素の画像座標値を第2画像の画像座標値へ近づくようにさらに変換した画像座標値を用いて生成した新たな第1画像と第2画像とを相似縮小して生成したそれぞれの縮小画像を示す。また第3段階は、解像度を入力画像の1/2まで縮小した画像である。
第4段階は、画像変換部130が第1画像の画素の画像座標値を第2画像の画像座標値へ近づくようにさらに変換した画像座標値を用いて生成した新たな第1画像と第2画像とである。また第4段階は、縮小せず、解像度を入力画像のままとした画像である。
第5段階は、同様に、画像変換部130が第1画像の画素の画像座標値を第2画像の画像座標値へ近づくようにさらに変換した画像座標値を用いて生成した新たな第1画像と第2画像とである。また第5段階も第4段階と同様、縮小せず、解像度を入力画像のままとした画像である。
図7に示すように、画像変換部130が出力した新たな第1画像の形状は第2画像の形状に近づいている。つまり、2つの画像の間にある幾何学的歪みが減少している。
つまり、実施の形態1に係る画像マッチング装置100は、従来の手法同様の高解像度化と低解像度マッチング結果による探索範囲の限定に加えて、画像形状の適正化によってもマッチング精度の向上効果が得られる。このため、各ステップで高解像度化を行わず、同じ解像度でマッチングを繰り返しても、マッチング精度が有意に向上する。すなわち、実施の形態1に係る画像マッチング装置100は、画像間の幾何学的歪みをラバーシーティングにより修正するため、画像間の幾何学的歪みはマッチング精度の限界を規定する要因とはならない。
実施の形態2では、マッチング処理の結果の使用例として観測地点の標高を計算する例について説明する。
ここで、衛星200Aが取得した画像の山210の頂上を示す画素の画像座標(対応点)を選択する。また、選択した画素に対応する衛星200Bが取得した画像の画像座標(対応点)を選択する。2つの対応点に基づき、共線条件に従って2つの視線ベクトル(投影中心と対応点を通るベクトル)を計算する。これらの画像座標が整数とならない場合は、周囲の画素(整数画像座標)の視線ベクトルから、内挿して当該する視線ベクトルを計算する。そして、計算した2つの視線ベクトルの交点の座標を求める。ここで、衛星200Aと衛星200Bとから山210の存在する星の中心までの距離と、衛星200Aと衛星200Bの位置は知ることができる。したがって、これらの情報から山210の頂上の標高を求めることができる。あるいはマッチングの結果から逆に衛星位置を決定することもできる。ここで、画像のマッチング処理には誤差が存在する可能性があるため、2つの視線ベクトルの交点は得られない可能性がある。そこで、例えば二乗平均を計算することにより、それぞれのベクトルにおける最も近い点間の中点を交点として扱う。
図10は、実施の形態2に係る画像マッチング装置100の動作を示すフローチャートである。実施の形態2に係る画像マッチング装置100は、図5に示す実施の形態1に係る画像マッチング装置100の処理に加え、マッチング結果出力処理(S170)の次に標高計算処理(S180)を実行する。標高計算処理(S180)では、標高計算部150は、マッチング結果出力部142が出力したマッチング結果に基づき、画像入力部122が入力した画像の点の標高を計算する。
Claims (7)
- 第1画像と第2画像とを入力して記憶装置に記憶する画像入力部と、
上記画像入力部が入力した第1画像の一部の領域の画像である複数の小領域画像を処理装置により生成する画像分割部と、
上記画像分割部が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により取得する対応画像検索部と、
上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換部とを備え、
上記画像入力部は、上記画像変換部が生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索部は、上記画像分割部が生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記画像入力部が新たに入力した第2画像から新たに検索して、上記
各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする画像マッチング装置。 - 上記画像変換部は、上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像の各画素の画像座標に対応する第2画像の画素値を内挿によって求めて、上記第2画像を任意変形して新たな第2画像を生成する
ことを特徴とする請求項1記載の画像マッチング装置。 - 第1画像と第2画像とを入力して記憶装置に記憶する画像入力部と、
上記画像入力部が入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により検索して取得する対応画像検索部と、
上記対応画像検索部が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換部とを備え、
上記画像入力部は、上記画像変換部が生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索部は、上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記画像入力部が新たに入力した第2画像の画像座標値を新たに検索して取得する
ことを特徴とする画像マッチング装置。 - 第1画像と第2画像とを入力して記憶装置に記憶する画像入力処理と、
上記画像入力処理で入力した第1画像の一部の領域の画像である複数の小領域画像を処理装置により生成する画像分割処理と、
上記画像分割処理で生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により取得する対応画像検索処理と、
上記対応画像検索処理で取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換処理とをコンピュータに実行させ、
上記画像入力処理は、上記画像変換処理で生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索処理は、画像分割処理で生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記画像入力処理で新たに入力した第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする画像マッチングプログラム。 - 上記画像変換処理は、上記対応画像検索処理が取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第1画像の各画素の画像座標に対応する第2画像の画素値を内挿によって求めて、上記第2画像を任意変形して新たな第2画像を生成する
ことを特徴とする請求項4記載の画像マッチングプログラム。 - 第1画像と第2画像とを入力して記憶装置に記憶する画像入力処理と、
上記画像入力処理で入力した第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を処理装置により検索して取得する対応画像検索処理と、
上記対応画像検索処理で取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成して記憶装置に記憶する画像変換処理とをコンピュータに実行させ、
上記画像入力処理は、上記画像変換処理で生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索処理は、上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する上記画像入力処理で新たに入力した第2画像の画像座標値を新たに検索して取得する
ことを特徴とする画像マッチングプログラム。 - 入力装置が第1画像と第2画像とを入力する画像入力ステップと、
処理装置が、上記画像入力ステップで入力した第1画像の一部の領域の画像である複数の小領域画像を生成する画像分割ステップと、
処理装置が、上記画像分割ステップで生成した複数の小領域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記第2画像から検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を取得する対応画像検索ステップと、
処理装置が、上記対応画像検索ステップで取得した上記第1画像の各画素の画像座標値に対応する第2画像の画像座標値を用いて、上記第2画像を幾何変換して新たな第2画像を生成する画像変換ステップとを備え、
上記画像入力ステップでは、入力装置が、上記画像変換ステップで生成した新たな第2画像を第2画像として新たに入力し、
上記対応画像検索ステップでは、処理装置が、画像分割ステップで生成した複数の小領
域画像の各小領域画像に対応する対応画像を上記画像入力ステップで新たに入力した第2画像から新たに検索して、上記各小領域画像の各画素の上記第1画像における画像座標値に対応する上記第2画像の画像座標値を新たに取得する
ことを特徴とする画像マッチング方法。
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