JP2020017110A - Object detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、画像の中から目的とする対象物(オブジェクト)を検出する技術であり、より具体的には、特定の色の形状を膨張したテンプレート画像を利用してオブジェクトを検出するオブジェクト検出システムに関するものである。 The present invention relates to a technology for detecting a target object (object) from an image, and more specifically, an object detection system for detecting an object using a template image obtained by expanding a shape of a specific color. It is about.
航空写真や衛星写真など比較的広範囲を撮影した画像から、測量用標識(例えば対空標識)など目的とするオブジェクトを検出する場合、人の目視による検出では検出漏れのおそれがあるうえ著しく労力を要することから、コンピュータを用いた自動検出が主流となっている。例えば、一般的な測量用標識を上方から撮影した画像をテンプレート画像として用意し、このテンプレート画像と航空写真等を照らし合わせることで、オブジェクト(この場合は測量用標識)を検出するテンプレートマッチングが知られている。 When detecting a target object such as a surveying sign (for example, an anti-aircraft sign) from an image photographed over a relatively wide area such as an aerial photograph or a satellite photograph, detection by human eyes may cause omission of detection and requires considerable labor. For this reason, automatic detection using a computer has become mainstream. For example, an image obtained by photographing a general surveying sign from above is prepared as a template image, and the template image is compared with an aerial photograph or the like, whereby template matching for detecting an object (in this case, a sign for surveying) is known. Have been.
特許文献1では、テンプレートと航空写真等を照合することによって、既設のソーラーパネル(太陽光発電装置)を検出する発明を開示している。 Patent Literature 1 discloses an invention in which an existing solar panel (photovoltaic power generation device) is detected by collating a template with an aerial photograph or the like.
ところで、測量用標識など白色部分をもつオブジェクトを検出する場合、パターンマッチングでは適切に検出することができないことがある。航空写真など上空から撮影された画像は、白色部分が光のハレーションを起こすことにより、その領域が実際より大きくなる現象が知られている。一方、テンプレートマッチングのために事前に用意されたテンプレート画像は、一般的に良好な環境でオブジェクトを撮影していることから白色部分は膨張していない。そのため、白色部分が膨張した航空写真とテンプレート画像を照合したとしても、適切にオブジェクトが検出されないわけである。 By the way, when an object having a white portion such as a survey mark is detected, it may not be possible to properly detect the object by pattern matching. 2. Description of the Related Art It is known that, in an image photographed from the sky such as an aerial photograph, a white portion causes halation of light, so that the region becomes larger than the actual region. On the other hand, in the template image prepared in advance for template matching, the white portion is not expanded since the object is generally photographed in a favorable environment. Therefore, even if the template image is compared with the aerial photograph in which the white portion is expanded, the object is not properly detected.
そこで、被検索側の画像(以下、「被検索画像」という。)である航空写真に対して画像処理(例えば白色部分に対する収縮処理)を施したうえで、パターンマッチングを行うこともある。しかしながら、被検索画像内にある全てのオブジェクトが同じようにハレーションを起こすわけではない。例えば図10では、画像内に同じ寸法形状のものが多数収められているが、中央のもの(楕円で囲ったもの)のみがハレーションにより膨張している。したがって、被検索画像に対して画像処理を施したとしても、パターンマッチングによるオブジェクトの抽出漏れを防ぐことは難しい。 Therefore, an aerial photograph, which is an image on the searched side (hereinafter, referred to as a "searched image"), may be subjected to image processing (for example, contraction processing for a white portion) and then pattern matching. However, not all objects in the searched image cause halation in the same manner. For example, in FIG. 10, many images having the same size and shape are contained in the image, but only the central one (encircled by an ellipse) is expanded by halation. Therefore, even if image processing is performed on the searched image, it is difficult to prevent omission of object extraction by pattern matching.
本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわちハレーションなどによってオブジェクトが膨張した被検索画像であっても目的のオブジェクトを適切に検出することができるオブジェクト検出システムを提供することである。 An object of the present invention is to solve the conventional problem, that is, to provide an object detection system that can appropriately detect a target object even in a search target image in which an object is expanded due to halation or the like. is there.
本願発明は、被検索画像ではなくテンプレート画像の方に画像処理を施すこととし、特定の色(例えば、白色)を膨張あるいは収縮させたテンプレート画像を利用してオブジェクトを検出する、という点に着目したものであり、従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。 The present invention focuses on performing image processing on a template image instead of an image to be searched, and detecting an object using a template image obtained by expanding or contracting a specific color (for example, white). This is an invention based on an idea that has not existed in the past.
本願発明のオブジェクト検出システムは、「加工テンプレート画像(オブジェクトの標準テンプレート画像に基づいて作成される画像)」と「被検索画像」とを照らし合わせることによって被検索画像からオブジェクトを検出するものであり、加工テンプレート画像作成手段を備えたシステムである。加工テンプレート画像作成手段は、標準テンプレート画像のうち、「特定色」を膨張又は収縮させた加工テンプレート画像を作成する手段である。そして、加工テンプレート画像と被検索画像とのマッチング処理を行うことで、検索画像からオブジェクトを検出する。 The object detection system according to the present invention detects an object from a searched image by comparing a “processed template image (an image created based on a standard template image of an object)” with a “searched image”. And a processing template image creating means. The processing template image creating means is means for creating a processing template image in which a “specific color” is expanded or contracted from the standard template images. Then, an object is detected from the search image by performing a matching process between the processed template image and the search target image.
本願発明のオブジェクト検出システムは、候補検出手段とオブジェクト選出手段をさらに備えたものとすることもできる。このうち候補検出手段は、加工テンプレート画像と被検索画像とのマッチング処理を行うことによって被検索画像から2以上の「オブジェクト候補」を検出する手段であり、一方のオブジェクト選出手段は、オブジェクト候補から目的のオブジェクトを選出する手段である。この場合、加工テンプレート画像作成手段は、特定色を段階的に膨張又は収縮させた2種類以上の加工テンプレート画像を作成する。また候補検出手段は、2種類以上の加工テンプレート画像に基づいてそれぞれオブジェクト候補を検出する。 The object detection system of the present invention may further include a candidate detection unit and an object selection unit. Among these, the candidate detecting means is means for detecting two or more “object candidates” from the searched image by performing a matching process between the processed template image and the searched image. This is a means for selecting a target object. In this case, the processing template image generating means generates two or more types of processing template images in which the specific color is gradually expanded or contracted. The candidate detecting means detects object candidates based on two or more types of processed template images.
本願発明のオブジェクト検出システムは、加工テンプレート画像作成手段が「色違い加工テンプレート画像」を作成するシステムとすることもできる。この場合、加工テンプレート画像作成手段は、特定色が異なる2種類以上の色違い加工テンプレート画像を作成するとともに、この色違い加工テンプレート画像ごとに特定色を段階的に膨張又は収縮させた2種類以上の加工テンプレート画像を作成する。 The object detection system of the present invention may be a system in which the processing template image generating means generates a “color-change processing template image”. In this case, the processing template image creating means creates two or more types of different color processing template images having different specific colors, and also expands or contracts the specific color step by step for each of the different color processing template images. To create a processing template image.
本願発明のオブジェクト検出システムは、2値加工テンプレート画像作成手段と2値被検索画像作成手段をさらに備えたものとすることもできる。このうち2値加工テンプレート画像作成手段は、加工テンプレート画像を2値化した2値加工テンプレート画像を作成する手段であり、一方の2値被検索画像作成手段は、被検索画像を2値化した2値被検索画像を作成する手段である。この場合、2値加工テンプレート画像と2値被検索画像とのマッチング処理を行うことによって、2値被検索画像からオブジェクトを検出する。 The object detection system of the present invention may further include a binary processed template image creating unit and a binary searched image creating unit. Among these, the binary processed template image creating means is a means for creating a binary processed template image obtained by binarizing the processed template image, and the binary searched image creating means converts the searched image into a binary image. This is a means for creating a binary searched image. In this case, an object is detected from the binary searched image by performing a matching process between the binary processed template image and the binary searched image.
本願発明のオブジェクト検出システムは、2値加工テンプレート画像と2値被検索画像とのマッチング処理を行うことによって2値被検索画像から2以上のオブジェクト候補を検出する候補検出手段を備えたものとすることもできる。この場合、2値被検索画像作成手段は、2値の境界を変更することによって2種類以上の2値被検索画像を作成する。そして、候補検出手段が2種類以上の2値被検索画像に基づいてそれぞれオブジェクト候補を検出し、オブジェクト選出手段がこれらオブジェクト候補から目的のオブジェクトを選出する。 The object detection system according to the present invention includes candidate detection means for detecting two or more object candidates from the binary searched image by performing a matching process between the binary processed template image and the binary searched image. You can also. In this case, the binary search target image creating means creates two or more types of binary search target images by changing the binary boundary. Then, the candidate detecting means detects an object candidate based on the two or more types of binary searched images, and the object selecting means selects a target object from these object candidates.
本願発明のオブジェクト検出システムには、次のような効果がある。
(1)ハレーションなどによってオブジェクトが膨張(あるいは収縮)した被検索画像であっても、目的のオブジェクトを適切に検出することができる。
(2)特定の色を有する形状を段階的に膨張(あるいは収縮)させた複数種類の加工テンプレート画像を用いることで、さらに目的のオブジェクトを適切に検出することができる。
(3)特定の色が異なる色違いの加工テンプレート画像を用いることで、種々の目的のオブジェクトを適切に検出することができる。
The object detection system of the present invention has the following effects.
(1) A target object can be appropriately detected even in a searched image in which an object is expanded (or contracted) due to halation or the like.
(2) By using a plurality of types of processed template images obtained by gradually expanding (or contracting) a shape having a specific color, a target object can be further appropriately detected.
(3) By using the processing template images of different colors having specific colors different from each other, various objects can be appropriately detected.
本願発明のオブジェクト検出システムの一例を、図に基づいて説明する。 An example of the object detection system of the present invention will be described with reference to the drawings.
1.定義
本願発明の実施形態の例を説明するにあたって、はじめにここで用いる用語の定義を示しておく。
1. Definitions In describing an example of an embodiment of the present invention, first, definitions of terms used herein are shown.
(テンプレート画像と被検索画像)
テンプレートマッチングによって画像の中から目的の(検索対象である)オブジェトを検出する場合、そのオブジェクトの標準的な画像(いわばひな形の画像)が用意される。ここでは、オブジェクトの標準的な画像のことを「テンプレート画像」ということとし、このテンプレート画像によって探索される側の画像のことを「被検索画像」ということとする。例えば、航空写真の中から対空標識を検出しようとする場合、その対空標識がオブジェクトであって、対空標識の標準的な画像がテンプレート画像、航空写真が被検索画像となるわけである。
(Template image and searched image)
When a target (search target) object is detected from an image by template matching, a standard image (a so-called model image) of the object is prepared. Here, the standard image of the object is referred to as a “template image”, and the image searched by the template image is referred to as a “searched image”. For example, when trying to detect an anti-aircraft sign from an aerial photograph, the anti-aircraft sign is an object, a standard image of the anti-aircraft sign is a template image, and an aerial photograph is a search target image.
(標準テンプレート画像と加工テンプレート画像)
本願発明は、テンプレート画像を加工した画像を利用してマッチング処理を行うことを特徴としている。具体的には、通常のテンプレート画像(オブジェクトの標準的な画像)のうち、あらかじめ定めた特定の色(以下、単に「特定色」という。)を膨張あるいは縮小させ、その結果得られる画像を用いて被検索画像を探索する。ここでは、通常のテンプレート画像(オブジェクトの標準的な画像)のことを特に「標準テンプレート画像」ということとし、この標準テンプレート画像に基づいて作成された画像のことを「加工テンプレート画像」ということとする。
(Standard template image and processed template image)
The present invention is characterized in that a matching process is performed using an image obtained by processing a template image. Specifically, a predetermined specific color (hereinafter, simply referred to as “specific color”) of a normal template image (a standard image of an object) is expanded or reduced, and an image obtained as a result is used. To search for the searched image. Here, a normal template image (a standard image of an object) is particularly referred to as a “standard template image”, and an image created based on this standard template image is referred to as a “processed template image”. I do.
図1は、対空標識の標準テンプレート画像(上段)と、これに基づいて作成された加工テンプレート画像(下段)を示すモデル図であり、図2は、CD(Compact Disc)の標準テンプレート画像(上段)と、これに基づいて作成された加工テンプレート画像(下段)を示すモデル図である。これらの図では、白色を特定色とし、標準テンプレート画像のうちその白色を膨張することで加工テンプレート画像を作成した例を示している。もちろんこの例に限らず、黒色など白色以外を特定色としたうえで加工テンプレート画像を作成することもできるし、標準テンプレート画像のうち特定色を収縮することで加工テンプレート画像を作成することもできる。特定色を膨張又は加工する処理は、従来用いられている技術を利用することができ、例えばOpenCVの白膨張処理を用いて加工テンプレート画像を作成することができる。 FIG. 1 is a model diagram showing a standard template image of an anti-aircraft sign (upper part) and a processed template image (lower part) created based on the standard template image. FIG. ) And a model diagram showing a processed template image (lower part) created based on this. In these drawings, an example is shown in which white is set as a specific color, and a processed template image is created by expanding the white of the standard template image. Of course, not limited to this example, the processed template image can be created based on a specific color other than white, such as black, or the processed template image can be created by contracting a specific color of the standard template image. . For processing for expanding or processing a specific color, a conventionally used technique can be used. For example, a processed template image can be created using white expansion processing of OpenCV.
図1と図2では、3種類の加工テンプレート画像を示している。これらは、特定色(図では白色)を段階的に膨張させることで作成されたものであり、左端の加工テンプレート画像が最も小さく特定色を膨張させたもの(強度1)で、中央の加工テンプレート画像が中程度に特定色を膨張させたもの(強度5)、右端の加工テンプレート画像が最も大きく特定色を膨張させたもの(強度10)である。 FIGS. 1 and 2 show three types of processed template images. These are created by expanding a specific color (white in the figure) in a stepwise manner. The processing template image at the left end is the smallest and the specific color is expanded (intensity 1). The image is a medium in which the specific color is expanded to a medium level (intensity 5), and the rightmost processed template image is the one in which the specific color is expanded to the maximum (intensity 10).
また、特定色を変えることによって複数種類の加工テンプレート画像を作成することもできる。図1では白色(特定色)を膨張させることで加工テンプレート画像を作成しているが、黒色を特定色とし、黒色を膨張(あるいは収縮)させることで加工テンプレート画像を作成するわけである。このように同一の標準テンプレート画像に対して、特定色を変えることで得られた加工テンプレート画像のことを、便宜上ここでは「色違い加工テンプレート画像」ということとする。 Also, by changing the specific color, a plurality of types of processed template images can be created. In FIG. 1, the processed template image is created by expanding white (specific color). However, the processed template image is created by setting black as a specific color and expanding (or contracting) black. The processed template image obtained by changing the specific color with respect to the same standard template image in this manner is referred to as a “different-color processed template image” for convenience.
(2値加工テンプレート画像と2値被検索画像)
本願発明では、そのままの状態の(それ以上加工することがない)加工テンプレート画像で被検索画像を探索することもできるし、後述するように加工テンプレート画像を2値化処理した画像で被検索画像を探索することもできる。便宜上ここでは、2値化処理した加工テンプレート画像のことを特に「2値加工テンプレート画像」ということとし、2値化処理する前の加工テンプレート画像のことを特に「1次加工テンプレート画像」ということとする。
(Binary processing template image and binary searched image)
In the present invention, the search target image can be searched for using the processing template image in its original state (without further processing), and the search target image can be searched for using an image obtained by binarizing the processing template image as described later. You can also search for For convenience, here, the processed template image subjected to the binarization processing is particularly referred to as “binary processed template image”, and the processed template image before the binarization processing is particularly referred to as “primary processed template image”. And
また2値加工テンプレート画像で探索する場合、被検索画像に対しても2値化処理することができる。すなわち、2値化処理された被検索画像に対して、2値加工テンプレート画像で探索するわけである。便宜上ここでは、2値化処理した被検索画像のことを「2値被検索画像」ということとする。また、2値化処理において2値に分離するために設定される閾値のことを、ここでは「境界値」ということとする。なお、ここでいう2値化処理とは、画像を所定の2階調で表すことを指し、白色と黒色の2階調を含む種々の組み合わせの2階調で表すことを指す。 Further, in the case of searching with a binary processed template image, a binarization process can be performed on the searched image. In other words, the search target image subjected to the binarization processing is searched for using the binary processed template image. For convenience, the image to be searched that has been binarized is referred to as a “binary image to be searched”. Further, a threshold value set for separating into binary values in the binarization process is referred to as a “boundary value” here. Here, the binarization processing indicates that an image is represented by two predetermined gradations, and is represented by various combinations of two gradations including white and black.
2.オブジェクト検出システム
図3は、本願発明のオブジェクト検出システム100の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように本願発明のオブジェクト検出システム100は、加工テンプレート画像作成手段101を含んで構成され、さらに標準テンプレート画像作成手段102や標準テンプレート画像記憶手段103、加工テンプレート画像リサイズ手段104、2値加工テンプレート画像作成手段105、2値加工テンプレート画像記憶手段106、被検索画像記憶手段107、2値被検索画像作成手段108、特殊領域除去手段109、2値被検索画像記憶手段110、候補検出手段111、オブジェクト選出手段112、ディスプレイやプリンタといった出力手段を含んで構成することもできる。
2. Object Detection System FIG. 3 is a block diagram showing a main configuration of the
オブジェクト検出システム100のうち加工テンプレート画像作成手段101と標準テンプレート画像作成手段102、加工テンプレート画像リサイズ手段104、2値加工テンプレート画像作成手段105、2値被検索画像作成手段108、特殊領域除去手段109、候補検出手段111、オブジェクト選出手段112は、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ(PC)や、iPad(登録商標)といったタブレット型PC、スマートフォンを含む携帯端末、あるいはPDA(Personal Data Assistance)などによって構成することができる。コンピュータ装置は、CPU等のプロセッサ、ROMやRAMといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもある。また、標準テンプレート画像記憶手段103と2値加工テンプレート画像記憶手段106、被検索画像記憶手段107、2値被検索画像記憶手段110は、例えばデータベースサーバに構築することができ、ローカルなネットワーク(LAN:Local Area Network)に置くこともできるし、インターネット経由(つまり無線通信)で保存するクラウドサーバとすることもできる。
In the
オブジェクト検出システム100は、図4に示すように、標準テンプレート画像から加工テンプレート画像(1次加工テンプレート画像や、2値加工テンプレート画像、色違い加工テンプレート画像を含む)を作成する処理(Step100)と、被検索画像(2値被検索画像を含む)を作成する処理(Step200)、加工テンプレート画像と被検索画像からオブジェクトを検出する処理(Step300)に大別される。以下、それぞれの処理について詳しく説明する。なお、図4は本願発明のオブジェクト検出システム100の主な処理を示すステップ図、図5はオブジェクト検出システム100のうち加工テンプレート画像作成処理(Step100)の詳細を示すフロー図、図6は被検索画像作成処理(Step200)の詳細を示すフロー図、図7はオブジェクト検出処理(Step300)の詳細を示すフロー図である。
As shown in FIG. 4, the
(加工テンプレート画像の作成)
加工テンプレート画像を作成するに当たって、まず標準テンプレート画像作成手段102によって標準テンプレート画像を作成する。一般的にテンプレート画像は、スキャナや写真撮影後のトリミングなど様々な手法により作成される。そのため、画素(ピクセル)サイズが定まらないことが多く、その結果、エイリアスの影響なども一定しない。そこで、エイリアスの影響などを統一化させるために、いったん所定の画素サイズ(例えば、100×100ピクセル)の大きさにリサイズを行ったものを標準テンプレート画像とするとよい。標準テンプレート画像作成手段102によって作成された標準テンプレート画像は、標準テンプレート画像記憶手段103に記憶される。
(Creating a processing template image)
In creating the processed template image, first, the standard template image creating means 102 creates a standard template image. In general, a template image is created by various methods such as a scanner and trimming after photographing. Therefore, in many cases, the size of a pixel (pixel) is not determined, and as a result, the influence of an alias is not constant. Therefore, in order to unify the influence of the alias and the like, it is preferable that an image once resized to a predetermined pixel size (for example, 100 × 100 pixels) is used as a standard template image. The standard template image created by the standard template
次に、加工テンプレート画像作成手段101が標準テンプレート画像記憶手段103から標準テンプレート画像を読み出し、この標準テンプレート画像から1次加工テンプレート画像を作成する(図5のStep101)。このとき、段階的に(強度を変えながら)特定色を膨張又は収縮して複数種類(図1や図2では3種類)の加工テンプレート画像を作成する場合は、予定したすべての強度で繰り返し1次加工テンプレート画像作成処理(Step101)を行う(Step102)。同様に、特定色を変えながら複数種類の色違い加工テンプレート画像を作成する場合は、予定したすべての特定色で繰り返し1次加工テンプレート画像作成処理(Step101)を行う(Step103)。
Next, the processing template image creating means 101 reads the standard template image from the standard template image storing means 103, and creates a primary processing template image from the standard template image (
1次加工テンプレート画像が作成できると、加工テンプレート画像リサイズ手段104によって1次加工テンプレート画像にたいしてリサイズを施すとよい(図5のStep104)。すなわち、1次加工テンプレート画像のオブジェクトのサイズと、被検索画像に写されたオブジェクトのサイズがある程度同じになるよう調整するわけである。具体的には、「1次加工テンプレート画像の実寸値(mm)/解像度(mm/ピクセル)」の計算を行い、その値に基づいて1次加工テンプレート画像にリサイズを施すとよい。
When the primary processing template image can be created, the primary processing template image may be resized by the processing template image resizing means 104 (
既述したとおり本願発明は、1次加工テンプレート画像を用いてマッチング処理を行うこともできるし、2値加工テンプレート画像を用いてマッチング処理を行うこともできる。2値加工テンプレート画像を用いてマッチング処理を行う場合、2値加工テンプレート画像作成手段105によって2値加工テンプレート画像が作成される(図5のStep105)。具体的には2値加工テンプレート画像作成手段105が、リサイズされた1次加工テンプレート画像に対して2値化処理を行うことで2値加工テンプレート画像を作成する。ここで作成された2値加工テンプレート画像は、2値加工テンプレート画像記憶手段106に記憶される。
As described above, according to the present invention, the matching process can be performed using the primary processed template image, or the matching process can be performed using the binary processed template image. When performing the matching process using the binary processed template image, the binary processed template
(被検索画像の作成)
被検索画像は、広範囲に撮影された航空写真から所定範囲(オブジェクトを検出しようとする範囲)を切り取ることで作成される(図6のStep201)。もちろん用意された航空写真等が、オブジェクトを検出しようとする範囲、あるいは同等の範囲であれば、所定範囲を切り取ることなくそのまま利用することができる。
(Creating an image to be searched)
The search target image is created by cutting out a predetermined range (a range in which an object is to be detected) from an aerial photograph taken in a wide range (
2値加工テンプレート画像を用いてマッチング処理を行う場合、被検索側の画像も2値被検索画像を用いるとよい。2値被検索画像は2値被検索画像作成手段108によって作成され、具体的には2値被検索画像作成手段108が、被検索画像記憶手段107から読み出した被検索画像に対して2値化処理を行うことによって2値被検索画像を作成する(図6のStep202)。このとき、異なる境界値を用いて複数種類の2値加工テンプレート画像を作成することもできる。この場合、予定したすべての境界値で繰り返し被検索画像の2値化(Step202)を行う(Step203)。
When performing the matching process using the binary processed template image, it is preferable to use the binary searched image as the image on the searched side. The binary searched image is created by the binary searched
ところで、2値被検索画像の中に2値加工テンプレート画像とは明らかに異なる領域(以下、「特殊領域」という。)が含まれることがある。この特殊領域を事前に除去したうえで、マッチング処理を行うと、検出精度が向上するとともに計算時間が短縮されるため好適である。2値被検索画像から特殊領域を除去する処理(図6のStep204)は特殊領域除去手段109によって行われ、ここで特殊領域が除去された2値被検索画像は2値被検索画像記憶手段110に記憶される。以下、2値被検索画像から特殊領域を除去する処理について詳しく説明する。
By the way, an area (hereinafter, referred to as “special area”) that is clearly different from the binary processed template image may be included in the binary searched image. It is preferable to perform the matching process after removing the special region in advance, because the detection accuracy is improved and the calculation time is shortened. The process of removing the special region from the binary searched image (
図8は、特殊領域を説明するモデル図であり、(a)は2値加工テンプレート画像を示すモデル図、(b)は特殊領域を示すモデル図である。特殊領域とは、2値加工テンプレート画像と同じ画像サイズの領域であって、「上限数」を超える「基準色画素」を含む領域のことである。ここで基準色画素とは、2値加工テンプレート画像を構成する2値(2階調)のうちあらかじめ定めた一方の色(階調)のことであり、上限数とは、2値加工テンプレート画像に含まれる基準色画素の総数に基づいて設定される閾値のことである。例えば図8(a)に示す2値加工テンプレート画像は、10×10ピクセルで規定される画素サイズであり、60個の基準色画素(ここでは白色の画素)を有している。一方、図8(b)に示す画像は、2値加工テンプレート画像と同じ画像サイズ(10×10ピクセル)であって、上限数である72個(60個×1.2倍)を超える90個の基準色画素(ここでは白色の画素)を有している。したがって図8(b)に示す画像は特殊領域と認定され、特殊領域除去手段109によって2値被検索画像から除去される。なお、この例では基準色画素の上限数を、2値加工テンプレート画像に含まれる基準色画素の総数(60個)の1.2倍(つまり72個)として設定しているが、もちろんこれに限らず2値加工テンプレート画像に含まれる基準色画素の総数の2倍とするなど、基準色画素の上限数は適宜設計することができる。
FIGS. 8A and 8B are model diagrams for explaining a special region. FIG. 8A is a model diagram showing a binary processing template image, and FIG. 8B is a model diagram showing a special region. The special region is a region having the same image size as the binary processed template image and including a “reference color pixel” exceeding the “upper limit number”. Here, the reference color pixel is one of the predetermined colors (gradations) of the binary (two gradations) constituting the binary processed template image, and the upper limit number is the binary processed template image. Is a threshold value set based on the total number of reference color pixels included in. For example, the binary processed template image shown in FIG. 8A has a pixel size defined by 10 × 10 pixels, and has 60 reference color pixels (here, white pixels). On the other hand, the image shown in FIG. 8B has the same image size (10 × 10 pixels) as the binary-processed template image, and has 90 images exceeding the upper limit of 72 (60 × 1.2). (Here, white pixels). Therefore, the image shown in FIG. 8B is recognized as a special area, and is removed from the binary search target image by the special
異なる境界値を用いて複数種類の2値加工テンプレート画像を作成する場合は、それぞれの2値加工テンプレート画像に対して特殊領域の除去処理(Step204)を行うとよい。図9(a)は2値化処理を行う前の被検索画像(便宜上、2値で表されているが、実際は所定の色が付された画像)であり、(b)は境界値を200(グレースケール)とした2値加工テンプレート画像(白色と黒色の2値画像)に対して特殊領域を除去した画像、(c)は境界値を235(グレースケール)とした2値加工テンプレート画像(白色と黒色の2値画像)に対して特殊領域を除去した画像である。この図に示すように、特殊領域が取り除かれた2値加工テンプレート画像はいずれも基準色画素(ここでは白色の画素)が限定的であり、2値加工テンプレート画像によるマッチング処理が容易となっていることが分かる。 When a plurality of types of binary processed template images are created using different boundary values, a special region removal process (Step 204) may be performed on each of the binary processed template images. FIG. 9A shows a search target image before binarization processing (for convenience, the image is represented by binary values, but is actually an image with a predetermined color), and FIG. An image obtained by removing a special region from a binary processed template image (white and black binary image) set to (gray scale), and (c) is a binary processed template image (235 scaled to gray scale) This is an image obtained by removing a special area from a binary image (white and black). As shown in this figure, all of the binary processed template images from which the special regions have been removed have a limited number of reference color pixels (here, white pixels), which facilitates the matching process using the binary processed template images. You can see that there is.
(オブジェクの検出)
加工テンプレート画像と被検索画像が用意できると、これらを用いてテンプレートマッチング処理を行うことで目的のオブジェクトを検出する。複数種類の加工テンプレート画像が用意され、あるいは複数種類の被検索画像が用意された場合、候補検出手段111によって複数のオブジェクトの候補(以下、単に「オブジェクト候補」という。)を検出し、オブジェクト選出手段112がこれらオブジェクト候補の中から最も適するものをオブジェクトとして選出するとよい。以下、図7を参照しながら候補検出手段111によるオブジェクト候補の検出処理と、オブジェクト選出手段112によるオブジェクトの選出処理について詳しく説明する。
(Object detection)
When the processed template image and the search target image are prepared, a target object is detected by performing template matching processing using these. When a plurality of types of processed template images are prepared or a plurality of types of searched images are prepared, a plurality of object candidates (hereinafter, simply referred to as “object candidates”) are detected by the
まず候補検出手段111が、用意されたすべての加工テンプレート画像と、用意されたすべての被検索画像の組み合わせで、マッチング処理を行う(Step301〜Step303)。そして候補検出手段111は、それぞれの組み合わせ(加工テンプレート画像と被検索画像)においてマッチングしたものをオブジェクト候補として検出する(Step304)。すべての組み合わせに対してオブジェクト候補が検出されると、オブジェクト選出手段112がこれらオブジェクト候補の中から最も適するものをオブジェクトとして選出する(Step305)。このとき、同じ場所を示すオブジェクト候補が最も多いものをオブジェクトとして選出したり、マッチングの程度が最も高いものをオブジェクトとして選出したり、同じ場所を示す数とマッチングの程度を総合的に判断してオブジェクトを選出するなど、種々の手法によってオブジェクト候補の中からオブジェクトを選出することができる。
First, the
本願発明のオブジェクト検出システムは、対空標識を含む測量用標識のほか、マンホールの蓋など特定の施設や特定の構造物を検出するために利用することができ、また航空写真や衛星写真のほか地上からの写真から種々のオブジェクトを検出するために利用することができる。 The object detection system of the present invention can be used to detect a specific facility or a specific structure such as a manhole cover in addition to a survey sign including an anti-aircraft sign. Can be used to detect various objects from photos from
100 オブジェクト検出システム
101 (オブジェクト検出システムの)加工テンプレート画像作成手段
102 (オブジェクト検出システムの)標準テンプレート画像作成手段
103 (オブジェクト検出システムの)標準テンプレート画像記憶手段
104 (オブジェクト検出システムの)加工テンプレート画像リサイズ手段
105 (オブジェクト検出システムの)2値加工テンプレート画像作成手段
106 (オブジェクト検出システムの)2値加工テンプレート画像記憶手段
107 (オブジェクト検出システムの)被検索画像記憶手段
108 (オブジェクト検出システムの)2値被検索画像作成手段
109 (オブジェクト検出システムの)特殊領域除去手段
110 (オブジェクト検出システムの)2値被検索画像記憶手段
111 (オブジェクト検出システムの)候補検出手段
112 (オブジェクト検出システムの)オブジェクト選出手段
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
前記テンプレート画像は、標準テンプレート画像に基づいて作成される加工テンプレート画像を含み、
前記標準テンプレート画像のうち特定色を膨張させた前記加工テンプレート画像を作成する加工テンプレート画像作成手段を、備え、
前記加工テンプレート画像と前記被検索画像とのマッチング処理を行うことで、該被検索画像から前記オブジェクトを検出する、
ことを特徴とするオブジェクト検出システム。 In an object detection system that detects the object from the searched image by comparing the template image of the object with the searched image,
The template image includes a processed template image created based on a standard template image,
Processing template image creating means for creating the processing template image obtained by expanding a specific color of the standard template image,
By performing a matching process between the processed template image and the searched image, the object is detected from the searched image,
An object detection system, characterized in that:
前記オブジェクト候補から、目的の前記オブジェクトを選出するオブジェクト選出手段と、をさらに備え、
前記加工テンプレート画像作成手段は、前記特定色を段階的に膨張させた2種類以上の前記加工テンプレート画像を作成し、
前記候補検出手段は、2種類以上の前記加工テンプレート画像に基づいてそれぞれオブジェクト候補を検出する、
ことを特徴とする請求項1記載のオブジェクト検出システム。 Candidate detecting means for detecting two or more object candidates from the searched image by performing a matching process between the processed template image and the searched image;
An object selection unit that selects the target object from the object candidates,
The processing template image creating means creates two or more types of the processing template images obtained by expanding the specific color stepwise,
The candidate detecting means detects object candidates based on two or more types of the processed template images, respectively.
2. The object detection system according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項2記載のオブジェクト検出システム。 The processing template image creating means creates two or more types of different color processing template images different in the specific color, and expands the specific color step by step for each of the different color processing template images. Create a processing template image,
3. The object detection system according to claim 2, wherein:
前記被検索画像を2値化した2値被検索画像を作成する2値被検索画像作成手段と、をさらに備え、
前記2値加工テンプレート画像と前記2値被検索画像とのマッチング処理を行うことで、該2値被検索画像から前記オブジェクトを検出する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のオブジェクト検出システム。 A binary processing template image creating means for creating a binary processing template image by binarizing the processing template image;
A binary searchable image creating means for creating a binary searchable image by binarizing the searchable image,
Performing a matching process between the binary processed template image and the binary searched image to detect the object from the binary searched image;
The object detection system according to claim 1, wherein:
前記基準色画素は、2値画像を構成する2色のうち選択された色が付された画素であって、前記上限数は、前記2値加工テンプレート画像に含まれる該基準色画素の総数に基づいて設定され、
前記2値加工テンプレート画像と前記特殊領域が除去された前記2値被検索画像とのマッチング処理を行うことで、該2値被検索画像から前記オブジェクトを検出する、
ことを特徴とする請求項4記載のオブジェクト検出システム。 A special area removing unit that removes, from the binary search target image, a special area that has the same image size as the binary processed template image and includes a reference color pixel exceeding an upper limit number;
The reference color pixel is a pixel having a color selected from two colors constituting the binary image, and the upper limit number is equal to the total number of the reference color pixels included in the binary processed template image. Set based on
By performing a matching process between the binary processed template image and the binary searched image from which the special area has been removed, the object is detected from the binary searched image.
The object detection system according to claim 4, wherein:
前記オブジェクト候補から、目的の前記オブジェクトを選出するオブジェクト選出手段と、をさらに備え、
前記2値被検索画像作成手段は、2値の境界を変更することによって2種類以上の前記2値被検索画像を作成し、
前記候補検出手段は、2種類以上の前記2値被検索画像に基づいてそれぞれオブジェクト候補を検出する、
ことを特徴とする請求項4又は請求項5記載のオブジェクト検出システム。 Candidate detecting means for detecting two or more object candidates from the binary searched image by performing a matching process between the binary processed template image and the binary searched image;
An object selection unit that selects the target object from the object candidates,
The binary searched image creating means creates two or more types of the binary searched image by changing a binary boundary,
The candidate detecting means detects an object candidate based on two or more types of the binary searched images, respectively.
The object detection system according to claim 4 or 5, wherein
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