專利名稱：相似度計算設(shè)備、相似度計算方法及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相似度計算設(shè)備、相似度計算方法及程序。
背景技術(shù)：
常規(guī)上，作為用于匹配諸如圖像之類的模式的技術(shù)而言，圖像的模板匹配技術(shù)是已知的。該技術(shù)將模板圖像分為塊區(qū)，針對每個塊單元執(zhí)行模板匹配，以及確定關(guān)于相應(yīng)塊的位移量，其中，所述位移量可以獲得要搜索圖像內(nèi)的最大匹配率。通過對與位移量相對應(yīng)的投票空間的坐標(biāo)記下匹配率等且檢測投票空間中的峰值，來執(zhí)行模板匹配。然而，當(dāng)發(fā)生幾何變換時；例如，當(dāng)要搜索的圖像相對于模板圖像相對旋轉(zhuǎn)時，則能夠獲得最大匹配率的位移量將隨著幾何變換而改變。具體地，對于旋轉(zhuǎn)波動，因為與幾何變換相關(guān)聯(lián)的位移量基于位置而不同，所以投票空間中的投票位置將改變，且投票空間中的峰值將不再陡峭，且變得緩和。因此，匹配精度劣化。 在專利文獻(xiàn)I中公開了一種圖像匹配方法的示例，其考慮了與以上描述的幾何變換相關(guān)聯(lián)的位移量的變化。專利文獻(xiàn)I公開了一種圖像匹配處理方法，包括以下處理分別從輸入圖像和模型圖像中分割出多個特性局部區(qū)域；將選定的局部區(qū)域的圖像信息投影到特征空間中設(shè)置的點上；對于一個圖像的每個局部區(qū)域，搜索另一圖像的局部區(qū)域，且將兩個局部區(qū)域相關(guān)聯(lián)，其中所述另一圖像的局部區(qū)域被投影到特征空間中與所述一個圖像的局部區(qū)域最相近的位置上；基于一個圖像的相關(guān)聯(lián)局部區(qū)域與其它圖像的局部區(qū)域的位置關(guān)系估計輸入圖像與模型圖像之間的幾何變換參數(shù)；以及通過使用估計的幾何變換參數(shù)對一個圖像的局部區(qū)域的圖像信息或者整個圖像的圖像信息執(zhí)行幾何變換，以及對關(guān)聯(lián)的局部區(qū)域的一致性進(jìn)行評估及匹配?，F(xiàn)有文獻(xiàn)[專利文獻(xiàn)I]專利公開JP-A-2001-92963然而，對于專利文獻(xiàn)I中描述的圖像匹配處理方法，因為通過使用估計的幾何變換參數(shù)對一個圖像的局部區(qū)域的圖像信息或者整個圖像的圖像信息執(zhí)行幾何變換，以及評估關(guān)聯(lián)的局部區(qū)域的一致性，所以需要用于對圖像信息執(zhí)行幾何變換的計算和用于將變換后圖像的局部區(qū)域相關(guān)聯(lián)且計算相似度的計算，并且計算量將極大地增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題因此，本發(fā)明的示例性目標(biāo)在于，提供一種相似度計算設(shè)備，能夠在即使當(dāng)發(fā)生了諸如旋轉(zhuǎn)之類的幾何變換時也能抑制匹配精度的劣化，并且減少計算量。解決技術(shù)問題的手段根據(jù)本發(fā)明的相似度計算設(shè)備包括位移向量估計單元，用于估計第一圖像中設(shè)置的第一局部區(qū)域與第二圖像中最相似于每個第一局部區(qū)域的第二局部區(qū)域之間的位移向量；幾何變換參數(shù)估計單元，用于基于多個位移向量來估計幾何變換參數(shù)，其中所述幾何變換參數(shù)將第一圖像幾何變換為第二圖像；位移向量校正單元，用于基于幾何變換參數(shù)從位移向量中減去幾何變換所引起的位移，并且校正位移向量；投票單元，用于在相應(yīng)位移向量的元素所定義的二維空間中對位移向量校正單元已經(jīng)校正的所述位移向量投票；峰值檢測單元，用于檢測已經(jīng)執(zhí)行投票的二維空間中的峰值；以及相似度計算單元，用于根據(jù)峰值的大小來計算第一圖像與第二圖像的相似度。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的示例性方面，即使當(dāng)要進(jìn)行匹配的圖像經(jīng)歷了諸如相對旋轉(zhuǎn)等的幾何變換時，因為在使用估計的幾何變換參數(shù)校正位移向量之后執(zhí)行投票，且隨后計算圖像的相似度，所以能夠抑制匹配精度的劣化，并且減少計算量。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的模式匹配設(shè)備的配置的框圖。 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的模式匹配設(shè)備的操作的流程圖。圖3(A)至3(C)是示意性地說明了在圖像的相應(yīng)參考點處估計的位移向量的示例的圖。圖4(A)至4(C)是示意性地說明了通過在投票空間中對圖3(A)至3 (C)的相應(yīng)位移向量執(zhí)行投票處理而獲得的投票值的圖。圖5是說明了基于本發(fā)明的應(yīng)用的在投票空間中檢測到的峰值的波動的圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參考

用于實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例。圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的模式匹配設(shè)備(相似度計算設(shè)備)100的配置的框圖。如圖所示,模式匹配設(shè)備100包括位移向量估計單元101、幾何變換參數(shù)估計單元102、位移向量校正單元103、投票單元104、峰值檢測單元105和相似度計算單元106。位移向量估計單元101、幾何變換參數(shù)估計單元102、位移向量校正單元103、投票單元104、峰值檢測單元105和相似度計算單元106被表示為計算機的處理器根據(jù)程序執(zhí)行的操作模塊，并且這些單元整體上配置模式匹配設(shè)備100的處理器的功能。位移向量估計單元101估計第一圖像中設(shè)置的第一局部區(qū)域與第二圖像中最相似于第一局部區(qū)域的第二局部區(qū)域之間的位移向量(位移量)。幾何變換參數(shù)估計單元102估計將第一圖像幾何變換為第二圖像的幾何變換參數(shù)。位移向量校正單元103基于幾何變換參數(shù)來校正位移向量。投票單元104在二維空間中對位移向量校正單元103已經(jīng)校正了的位移向量投票，并創(chuàng)建已投票圖像。峰值檢測單元105檢測已投票圖像中的峰值。相似度計算單元106根據(jù)峰值的大小計算第一圖像與第二圖像的相似度?，F(xiàn)在說明模式匹配設(shè)備100的操作。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的模式匹配設(shè)備100的操作的示例的流程圖。此處，面部圖像的匹配被當(dāng)作示例，并對其進(jìn)行了說明。首先，向模式匹配設(shè)備100輸入要進(jìn)行圖像匹配的兩個圖像(步驟S201)?？梢酝ㄟ^掃描器等執(zhí)行圖像的輸入。應(yīng)注意，在隨后的說明中，要進(jìn)行圖像匹配的兩個圖像中的一個圖像(第一圖像)表示為f(x，y)，且另一圖像(第二圖像)表示為g(x，y)，以及相應(yīng)圖像的圖像大小應(yīng)該是256X256像素?；旧?，通過預(yù)先檢測眼睛位置等使兩個圖像相關(guān)聯(lián)，來基本上歸一化第一圖像f(x，y)和第二圖像g(x，y)的大小和方向。常規(guī)技術(shù)可以用于這種類型的歸一化處理。然而，通常在要檢測的眼睛位置方面存在檢測錯誤，并且存在如下情況發(fā)生諸如兩個圖像之間的旋轉(zhuǎn)等的幾何偏差。接下來，關(guān)于輸入第一圖像f (X，y)中設(shè)置的包括多個參考點(S，t)的多個局部區(qū)域，位移向量估計單元101通過塊匹配方法等獲得與第一圖像f(x，y)最相似的第二圖像g(x，y)的局部區(qū)域，并計算位移向量v(s，t)，作為兩個圖像的相似局部區(qū)域之間的位移量 (步驟 S202)。具體地，首先，基于公式(I)計算以圖像f (X，y)的參考點(S，t)為中心的局部區(qū)域與以圖像g(x，Y)的參考點(S+P，t+q)為中心的局部區(qū)域的校正值R(s，t，P，q)。設(shè)置每個局部區(qū)域的大小，使得X方向是2NU+1，且y方向是2NV+1，以及每個局部區(qū)域的大小例如被設(shè)置為Nu = Nv = 8像素。此外,例如針對每8X8像素,設(shè)置參考點(s，t),以及在第一圖像中設(shè)置32X32個參考點。[等式I]
Mm Jfw
R(s,tfp,q)= 2 藝/(沒+ 』+v)g(s + p+iM+譬+v) …⑴隨后，基于公式(2)，相對于參考點(s，t)獲得校正值R變得最大的位移量(pmax，qmax)，作為位移向量v(s, t) ο此處，max4R表示R變?yōu)樽畲笾档膒, q。[等式2]v(sj) = ^max^ ^ = maji-1…(2)
U應(yīng)⑷”1應(yīng)注意,在參考點(s, t)處變得最大的校正值表示為Rmax (S, t)。接下來，幾何變換參數(shù)估計單元102使用在步驟S202中獲得的位移向量v (s，t)，并估計圖像f (X，y)與圖像g(X，y)之間的幾何變換參數(shù)(步驟S203)。假設(shè)在圖像f (χ，y)與圖像g(x，y)之間存在要受到仿射變換約束的幾何變換，通過公式(3)表示圖像f(x，y)的參考點(s，t)與圖像g(x，y)的參考點的關(guān)系。[等式3]
(S^Ja11 ^12VA ⑷, =+ j
V J ν 2 atHJKi) ψ%) ... (3 )
權(quán)利要求
1.一種相似度計算設(shè)備，包括 位移向量估計單元，用于估計第一圖像中設(shè)置的多個第一局部區(qū)域與第二圖像中最相似于每個第一局部區(qū)域的第二局部區(qū)域之間的位移向量； 幾何變換參數(shù)估計單元，用于基于多個位移向量來估計幾何變換參數(shù)，其中所述幾何變換參數(shù)將第一圖像幾何變換為第二圖像； 位移向量校正單元，用于基于幾何變換參數(shù)，從所述位移向量中減去幾何變換所引起的位移并校正位移向量； 投票單元，用于在相應(yīng)位移向量的元素所定義的二維空間中對位移向量校正單元已經(jīng)校正的位移向量投票； 峰值檢測單元，用于檢測已經(jīng)執(zhí)行投票的二維空間中的峰值；以及 相似度計算單元，用于根據(jù)峰值的大小來計算第一圖像與第二圖像的相似度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相似度計算設(shè)備， 其中，幾何變換參數(shù)是仿射變換的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相似度計算設(shè)備， 其中，投票單元對已經(jīng)執(zhí)行投票的二維空間執(zhí)行平滑處理。
4.一種相似度計算方法，包括以下步驟 估計第一圖像中設(shè)置的多個第一局部區(qū)域與第二圖像中最相似于每個第一局部區(qū)域的第二局部區(qū)域之間的位移向量； 基于多個位移向量來估計幾何變換參數(shù)，其中所述幾何變換參數(shù)將第一圖像幾何變換為第二圖像； 基于幾何變換參數(shù)，從所述位移向量中減去幾何變換所引起的位移并校正位移向量； 在相應(yīng)位移向量的元素所定義的二維空間中對校正后的位移向量投票； 檢測已經(jīng)執(zhí)行投票的二維空間中的峰值；以及 根據(jù)峰值的大小來計算第一圖像與第二圖像的相似度。
5.一種使計算機用作如下功能部件的程序 位移向量估計單元，用于估計第一圖像中設(shè)置的多個第一局部區(qū)域與第二圖像中最相似于每個第一局部區(qū)域的第二局部區(qū)域之間的位移向量； 幾何變換參數(shù)估計單元，用于基于多個位移向量來估計幾何變換參數(shù)，其中所述幾何變換參數(shù)將第一圖像幾何變換為第二圖像； 位移向量校正單元，用于基于幾何變換參數(shù)，從所述位移向量中減去幾何變換所引起的位移并校正位移向量； 投票單元，用于在相應(yīng)位移向量的元素所定義的二維空間中對位移向量校正單元已經(jīng)校正的位移向量投票； 峰值檢測單元，用于檢測已經(jīng)執(zhí)行投票的二維空間中的峰值；以及 相似度計算單元，用于根據(jù)峰值的大小來計算第一圖像與第二圖像的相似度。
全文摘要
相似度計算設(shè)備具有位移向量估計單元101，用于估計第一圖像中設(shè)置的第一局部區(qū)域與第二圖像中最相似于第一局部區(qū)域的第二局部區(qū)域之間的位移向量；幾何變換參數(shù)估計單元102，用于估計幾何變換參數(shù)，其中所述幾何變換參數(shù)將第一圖像幾何變換為第二圖像；位移向量校正單元103，用于基于幾何變換參數(shù)來校正位移向量；投票單元104，用于在二維空間中對位移向量校正單元103已經(jīng)校正的所述位移向量投票并創(chuàng)建已投票圖像；峰值檢測單元105，用于檢測所述已投票圖像中的峰值；以及相似度計算單元106，用于根據(jù)峰值的大小來計算第一圖像與第二圖像的相似度。
文檔編號G06T7/00GK102725774SQ20108006087
公開日2012年10月10日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者中村陽一, 龜井俊男 申請人:日本電氣株式會社