[发明专利]图像处理装置以及图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及从图像中检测特定形状的图像处理装置以及图像处理方法。

背景技术

现在，广泛利用了从摄像图像中检测出特定形状的图像处理装置以及方 法。例如，在适用于FA(自动化工场)的图像处理装置中，通过进行部件形 状的检测，实现了部件的取错或缺陷的检测。此外，最近的机器人导航中的 诱导标识的识别或遥感中的建筑物的识别也利用了特定形状的检测。此外， 存在以下的用于辅助驾驶的装置，识别道路标识，并将该识别出的标识信息 通知给驾驶员或将该标识信息用于车辆控制的装置。在标识识别装置中，用 相机摄像前方，从该摄像图像中提取出标识所使用的形状等特定区域的图像， 并进行该提取出的图像和模板的标识图像的模板匹配等图案识别，从而识别 标识。

在形状检测中，利用以往的霍夫变换方法(参照专利文献1)。从图像的 边缘点，对表现了形状的解析式的参数进行投票，基于参数空间中的峰值， 求形状的解析式的参数。标准霍夫变换算法只能利用于直线或圆等可用解析 式表现的形状。与此相对，广义霍夫变换算法(参照非专利文献1)能够对 任意形状进行检测。在广义霍夫变换中，指定某一参照点，基于形状的标准 模板，预先生成形状上的点和参照点间的几何关系，与该点的特征之间的对 应关系。由于通常存在多个上述对应关系，所以在从图像中检测形状时，基 于图像的边缘点对所有可能的对应关系进行投票。基于投票结果，求可能性 高的对应关系，检测出对象形状。此外，为了改善霍夫变换或广义霍夫变换 的运行速度，采用了限制投票点的数目等方法(参照专利文献2)。

此外，还提出了使用与霍夫变换不同的投票方式来检测正多边形的技术 (参照专利文献3)。在该技术中，对边缘点具有辐射对称(radial symmetry) 的形状的中心点进行投票，所以投票空间实际上与图像空间相同。由此，与 以往的霍夫变换相比，运行速度变快。

专利文献1：美国专利3069654号专利说明书

专利文献2：美国专利申请公开第2006/0291726号说明书

专利文献3：美国专利申请公开第2006/0098877号说明书

非专利文献1：D.H.Ballard著“ハフ変換の一般化による任意形状の検出、 パタ一ン認識(Generalizing the Hough transform to detect arbitrary shapes， Pattern Recognition)”、Vol.13，No.2，1981年

发明内容

本发明要解决的问题

以往的技术存在不能高速地检测任意形状的问题。虽然广义霍夫变换能 够适用于任意形状，但由于投票空间的维数较高，很难实现高速检测。例如， 考虑到形状的尺度变换或旋转参数时，通常投票空间为三维以上。此外，专 利文献3中记载的技术能够实现高速检测，但存在无法适用于正多边形以外 的形状的问题。

此外，以往的形状检测方法为一个一个地检测对象形状的结构分量或综 合地检测全部结构分量。因此，例如，由于在专利文献3中使用边缘点的强 度，所以对于特定的组合的检测，鲁棒性不充分。

本发明的目的在于提供图像处理装置以及图像处理方法，能够从图像中 高速地检测出特定形状，而且能够改善鲁棒性。

解决问题的方案

本发明的图像处理装置采用的结构包括：候补位置计算单元，从所提供 的图像中，求第一内切圆的中心点的第一候补位置，所述第一内切圆与包含 在检测对象的形状中的三边中的每个边具有相切的切点；角度计算单元，求 所述第一候补位置的得票方向，所述得票方向为所述三边至所述第一候补位 置的法线与基准线之间的、从所述基准线逆时针旋转到相应的法线的角度， 所述基准线通过每个边的所述切点，并且具有相同方向；相对关系计算单元， 判断所述第一候补位置的得票方向的角度的相对关系与预先存储的形状的角 度的相对关系是否分别一致，所述第一候补位置的得票方向的角度的相对关 系为所述第一候补位置相对于所述三边中每一边的得票方向的角度进行差分 而得到的绝对值，所述预先存储的形状的角度的相对关系为所述预先存储的 形状的内切圆的三个切点的法线方向的角度进行差分而得到的绝对值；以及 识别单元，在判断为一致的情况下，基于所述预先存储的形状的角度的相对 关系，识别包含在所述所提供的图像中且包含有所述三边的形状。