JP7188201B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
図1は、物体の画像から検出された不十分な特徴線の例を示している。図1(a)は、物体の画像の例を示しており、図1(b)は、図1(a)の画像から検出された特徴線の例を示している。例えば、図1(a)に示された境界線101に対して、図1(b)では、境界線101と同じ長さの1本の特徴線ではなく、境界線101よりも短い、細切れになった複数の特徴線が検出されている。細切れになった複数の特徴線の代わりに、境界線よりも短い1本の特徴線のみが検出されることもある。
(X,Y,Z):3D線分の端点の3次元座標
A:撮像装置402の内部パラメータ
R:3行3列の回転行列
T:並進ベクトル
(u,v):画像432上における投影線の端点の2次元座標
(C1)投影線の中点と特徴線の中点との距離<閾値
(C2)投影線と特徴線との成す角度<閾値
(C11)延長特徴線の長さは、投影線の長さに基づいて決められる最大長を超えない。
(C12)特徴線の長さ方向に、その特徴線の2つの端点の両方又は片方から延長する。
(C13)延長特徴線の端点は、調整領域に含まれる。
Ps(m):m番目の特徴線の始点の2次元座標を示すベクトル
Pe(m):m番目の特徴線の終点の2次元座標を示すベクトル
Pe´(m,t):延長されたm番目の特徴線の終点の2次元座標を示すベクトル
Ese(m):m番目の特徴線の始点から終点へ向かう方向の単位ベクトル
t:2次元座標の変更量を示すパラメータ
L:識別子nを有する調整領域に対応する投影線の長さ
Xn:識別子nを有する調整領域に含まれる画素の2次元座標を示すベクトルの集合
Ps´(m,t):延長されたm番目の特徴線の始点の2次元座標を示すベクトル
Ees(m):m番目の特徴線の終点から始点へ向かう方向の単位ベクトル
for すべての特徴線
if 特徴線に識別子nが付与されている
if 特徴線の長さがLの50%以上
end
else
while true
Ps(m)及びtから式(3)によりPs´(m,t)を計算
if Ps´(m,t)がXnに含まれる
かつ Ps´(m,t)に更新した場合の特徴線の長さがLの50%未満
Ps(m)をPs´(m,t)に更新
end
Pe(m)及びtから式(2)によりPe´(m,t)を計算
if Pe´(m,t)がXnに含まれる
かつ Pe´(m,t)に更新した場合の特徴線の長さがLの50%未満
Pe(m)をPe´(m,t)に更新
end
if Ps(m)又はPe(m)のいずれも更新されていない
whileを抜ける
end
tを1だけインクリメント
end
end
end
end
Qs(m):m番目の延長特徴線の始点の2次元座標を示すベクトル
Qe(m):m番目の延長特徴線の終点の2次元座標を示すベクトル
Qe´(m,t):m番目の延長特徴線上における点の2次元座標を示すベクトル
Ese(m):m番目の特徴線の始点から終点へ向かう方向の単位ベクトル
t:2次元座標の変更量を示すパラメータ
Xn:識別子nを有する調整領域に含まれる画素の2次元座標を示すベクトルの集合
=(1-a)(1-b)I(x,y)+a(1-b)I(x+1,y)
+(1-a)bI(x,y+1)+abI(x+1,y+1) (12)
=(sin(θ(V(x,y)),-cos(θ(V(x,y)))) (16)
(付記1)
物体の形状を表す複数の線分を含む形状情報を記憶する記憶部と、
前記物体の画像から複数の特徴線を検出する検出部と、
前記複数の線分のうちいずれかの線分を前記物体の画像上に投影することで、対象投影線を生成する投影部と、
前記物体の画像上で前記対象投影線に基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出して、特徴線の集合を生成し、前記物体の画像上における画素値の勾配を示す勾配情報に基づいて、前記特徴線の集合から対象特徴線を選択する選択部と、
前記対象投影線に対応する線分と前記対象特徴線との間のずれ量を計算する計算部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
(付記2)
前記選択部は、前記対象投影線を幅方向に拡張することで、前記所定領域を生成することを特徴とする付記1記載の画像処理装置。
(付記3)
前記選択部は、前記対象投影線を長さ方向に短縮することで、前記所定領域を生成することを特徴とする付記2記載の画像処理装置。
(付記4)
前記選択部は、前記複数の特徴線のうち、前記所定領域に一部分又は全体が含まれている特徴線を、前記所定領域と重なる特徴線として抽出することを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
(付記5)
前記選択部は、前記物体の画像上における画素値の勾配の大きさを各画素の画素値として含む勾配画像を生成し、前記特徴線の集合に含まれる特徴線を長さ方向に延長することで延長特徴線を生成し、前記特徴線の集合から生成された複数の延長特徴線それぞれが前記勾配画像上で通過する画素の画素値に基づいて、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値を計算し、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値に基づいて、特定の延長特徴線を選択し、前記特定の延長特徴線に対応する特徴線を、前記対象特徴線として選択することを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
(付記6)
前記選択部は、前記対象投影線の位置及び傾きに応じたフィルタ係数を有するフィルタを用いて、前記物体の画像に対するエッジ検出処理を行うことで、前記勾配画像を生成することを特徴とする付記5記載の画像処理装置。
(付記7)
前記選択部は、複数のパラメータそれぞれを用いて前記物体の画像に対するエッジ検出処理を行うことで、複数のエッジ画像を生成し、前記複数のエッジ画像を用いて前記勾配画像を生成することを特徴とする付記5記載の画像処理装置。
(付記8)
前記投影部は、前記複数の線分それぞれを前記物体の画像上に投影することで、複数の対象投影線を生成し、
前記選択部は、前記物体の画像上で前記複数の対象投影線それぞれに基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出することで、特徴線の集合を複数個生成し、複数個の集合それぞれから延長特徴線を生成し、前記複数個の集合から生成された延長特徴線の評価値を計算し、前記複数個の集合から生成された延長特徴線の評価値を用いて、評価値に対する閾値を設定し、前記閾値を用いて前記複数の延長特徴線の中から複数の候補特徴線を抽出し、前記複数の候補特徴線の中から前記特定の延長特徴線を選択することを特徴とする付記5記載の画像処理装置。
(付記9)
前記選択部は、前記物体の画像の各画素について、前記物体の画像上における画素値の勾配の方向を求め、各画素の勾配の方向と垂直な法線方向を求め、前記対象投影線の方向と各画素の法線方向との間の類似度を求め、前記類似度に基づいて、前記勾配画像から評価値の計算に用いる画素を選択し、選択された画素の画素値を用いて、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値を計算することを特徴とする付記5記載の画像処理装置。
(付記10)
前記物体の画像、前記対象投影線に対応する線分、前記対象特徴線、及び前記ずれ量を画面上に表示する表示部をさらに備えることを特徴とする付記1乃至9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
(付記11)
コンピュータによって実行される画像処理方法であって、
前記コンピュータが、
物体の画像から複数の特徴線を検出し、
前記物体の形状を表す形状情報に含まれる複数の線分のうち、いずれかの線分を前記物体の画像上に投影することで、対象投影線を生成し、
前記物体の画像上で前記対象投影線に基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出して、特徴線の集合を生成し、
前記物体の画像上における画素値の勾配を示す勾配情報に基づいて、前記特徴線の集合から対象特徴線を選択し、
前記対象投影線に対応する線分と前記対象特徴線との間のずれ量を計算する、
ことを特徴とする画像処理方法。
(付記12)
前記コンピュータは、前記対象投影線を幅方向に拡張することで、前記所定領域を生成することを特徴とする付記11記載の画像処理方法。
(付記13)
前記コンピュータは、前記対象投影線を長さ方向に短縮することで、前記所定領域を生成することを特徴とする付記12記載の画像処理方法。
(付記14)
前記コンピュータは、前記複数の特徴線のうち、前記所定領域に一部分又は全体が含まれている特徴線を、前記所定領域と重なる特徴線として抽出することを特徴とする付記11乃至13のいずれか1項に記載の画像処理方法。
(付記15)
前記コンピュータは、前記物体の画像上における画素値の勾配の大きさを各画素の画素値として含む勾配画像を生成し、前記特徴線の集合に含まれる特徴線を長さ方向に延長することで延長特徴線を生成し、前記特徴線の集合から生成された複数の延長特徴線それぞれが前記勾配画像上で通過する画素の画素値に基づいて、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値を計算し、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値に基づいて、特定の延長特徴線を選択し、前記特定の延長特徴線に対応する特徴線を、前記対象特徴線として選択することを特徴とする付記11乃至14のいずれか1項に記載の画像処理方法。
(付記16)
物体の画像から複数の特徴線を検出し、
前記物体の形状を表す形状情報に含まれる複数の線分のうち、いずれかの線分を前記物体の画像上に投影することで、対象投影線を生成し、
前記物体の画像上で前記対象投影線に基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出して、特徴線の集合を生成し、
前記物体の画像上における画素値の勾配を示す勾配情報に基づいて、前記特徴線の集合から対象特徴線を選択し、
前記対象投影線に対応する線分と前記対象特徴線との間のずれ量を計算する、
処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
(付記17)
前記コンピュータは、前記対象投影線を幅方向に拡張することで、前記所定領域を生成することを特徴とする付記16記載の画像処理プログラム。
(付記18)
前記コンピュータは、前記対象投影線を長さ方向に短縮することで、前記所定領域を生成することを特徴とする付記17記載の画像処理プログラム。
(付記19)
前記コンピュータは、前記複数の特徴線のうち、前記所定領域に一部分又は全体が含まれている特徴線を、前記所定領域と重なる特徴線として抽出することを特徴とする付記16乃至18のいずれか1項に記載の画像処理プログラム。
(付記20)
前記コンピュータは、前記物体の画像上における画素値の勾配の大きさを各画素の画素値として含む勾配画像を生成し、前記特徴線の集合に含まれる特徴線を長さ方向に延長することで延長特徴線を生成し、前記特徴線の集合から生成された複数の延長特徴線それぞれが前記勾配画像上で通過する画素の画素値に基づいて、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値を計算し、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値に基づいて、特定の延長特徴線を選択し、前記特定の延長特徴線に対応する特徴線を、前記対象特徴線として選択することを特徴とする付記16乃至19のいずれか1項に記載の画像処理プログラム。
211、411 記憶部
212 検出部
213、415 投影部
214、418 選択部
215、420 計算部
221 形状情報
402 撮像装置
412 画像取得部
413 特徴線検出部
414 線分検出部
416 パラメータ設定部
417 生成部
419 パラメータ計算部
421 表示部
431 CADデータ
432 画像
433、501、504 特徴線
434 3D線分
435 初期パラメータ
436 対応ペア集合
437 パラメータ
438 投影線情報
439 特徴線集合
502、2101 投影線
503、801 領域
802 調整領域
1001、1002、1011、1012、1021、1022、1031、1032、1111、1112 矢印
1101、1301、2201、2301 勾配画像
1302、2202、2302、2303 延長特徴線
1311 始点
1316 終点
1312~1315、1801、1802、1901~1904 点
2311~2314、2321~2326 画素
2401 CPU
2402 メモリ
2403 入力装置
2404 出力装置
2405 補助記憶装置
2406 媒体駆動装置
2407 ネットワーク接続装置
2408 バス
2409 可搬型記録媒体
Claims (12)
- 物体の形状を表す複数の線分を含む形状情報を記憶する記憶部と、
前記物体の画像から複数の特徴線を検出する検出部と、
前記複数の線分のうちいずれかの線分を前記物体の画像上に投影することで、対象投影線を生成する投影部と、
前記物体の画像上で前記対象投影線に基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出して、特徴線の集合を生成し、前記物体の画像上における画素値の勾配を示す勾配情報に基づいて、前記特徴線の集合から対象特徴線を選択する選択部と、
前記対象投影線に対応する線分と前記対象特徴線との間のずれ量を計算する計算部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記選択部は、前記対象投影線を幅方向に拡張することで、前記所定領域を生成することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記選択部は、前記対象投影線を長さ方向に短縮することで、前記所定領域を生成することを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
- 前記選択部は、前記複数の特徴線のうち、前記所定領域に一部分又は全体が含まれている特徴線を、前記所定領域と重なる特徴線として抽出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記選択部は、前記物体の画像上における画素値の勾配の大きさを各画素の画素値として含む勾配画像を生成し、前記特徴線の集合に含まれる特徴線を長さ方向に延長することで延長特徴線を生成し、前記特徴線の集合から生成された複数の延長特徴線それぞれが前記勾配画像上で通過する画素の画素値に基づいて、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値を計算し、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値に基づいて、特定の延長特徴線を選択し、前記特定の延長特徴線に対応する特徴線を、前記対象特徴線として選択することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記選択部は、前記対象投影線の位置及び傾きに応じたフィルタ係数を有するフィルタを用いて、前記物体の画像に対するエッジ検出処理を行うことで、前記勾配画像を生成することを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。
- 前記選択部は、複数のパラメータそれぞれを用いて前記物体の画像に対するエッジ検出処理を行うことで、複数のエッジ画像を生成し、前記複数のエッジ画像を用いて前記勾配画像を生成することを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。
- 前記投影部は、前記複数の線分それぞれを前記物体の画像上に投影することで、複数の対象投影線を生成し、
前記選択部は、前記物体の画像上で前記複数の対象投影線それぞれに基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出することで、特徴線の集合を複数個生成し、複数個の集合それぞれから延長特徴線を生成し、前記複数個の集合から生成された延長特徴線の評価値を計算し、前記複数個の集合から生成された延長特徴線の評価値を用いて、評価値に対する閾値を設定し、前記閾値を用いて前記複数の延長特徴線の中から複数の候補特徴線を抽出し、前記複数の候補特徴線の中から前記特定の延長特徴線を選択することを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。 - 前記選択部は、前記物体の画像の各画素について、前記物体の画像上における画素値の勾配の方向を求め、各画素の勾配の方向と垂直な法線方向を求め、前記対象投影線の方向と各画素の法線方向との間の類似度を求め、前記類似度に基づいて、前記勾配画像から評価値の計算に用いる画素を選択し、選択された画素の画素値を用いて、前記複数の延長特徴線それぞれの評価値を計算することを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。
- 前記物体の画像、前記対象投影線に対応する線分、前記対象特徴線、及び前記ずれ量を画面上に表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- コンピュータによって実行される画像処理方法であって、
前記コンピュータが、
物体の画像から複数の特徴線を検出し、
前記物体の形状を表す形状情報に含まれる複数の線分のうち、いずれかの線分を前記物体の画像上に投影することで、対象投影線を生成し、
前記物体の画像上で前記対象投影線に基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出して、特徴線の集合を生成し、
前記物体の画像上における画素値の勾配を示す勾配情報に基づいて、前記特徴線の集合から対象特徴線を選択し、
前記対象投影線に対応する線分と前記対象特徴線との間のずれ量を計算する、
ことを特徴とする画像処理方法。 - 物体の画像から複数の特徴線を検出し、
前記物体の形状を表す形状情報に含まれる複数の線分のうち、いずれかの線分を前記物体の画像上に投影することで、対象投影線を生成し、
前記物体の画像上で前記対象投影線に基づく所定領域と重なる特徴線を、前記複数の特徴線の中から抽出して、特徴線の集合を生成し、
前記物体の画像上における画素値の勾配を示す勾配情報に基づいて、前記特徴線の集合から対象特徴線を選択し、
前記対象投影線に対応する線分と前記対象特徴線との間のずれ量を計算する、
処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
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