图像比较系统和图像比较方法技术方案

提供了：三维数据输入装置（１０），用于输入对象的三维数据；基准图像存储装置（３０），用于存储至少一个对象的基准图像；姿态候选决定装置（２０），用于产生作为对象姿态的候选的姿态候选；比较图像产生装置（４０），用于根据姿态候选，在将三维数据投影到二维图像上时，产生接近于基准图像的比较图像；以及图像比较装置（５５），用于根据基准图像和比较图像之间的距离值或相似度来执行比较。这使得即使在对象的基准图像是在诸如姿态和照明之类的不同条件下捕获的时，即使在不能够预先获得对象的三维对象模型时，或者即使在仅存在一个或很少几个基准图像时，也能够以较高精度执行比较和搜索。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种图像比较系统、图像比较方法和图像比较程序，更具体地，涉及一种图像比较系统、图像比较方法和图像比较程序，即使在不能够预先寄存对象的三维模型，在系统的数据库中或者在网络上仅存在每个对象的一个或很少几个基准图像，并且这些基准图像是在诸如姿态和照明之类的不同条件下捕获的时，也能够进行高精度的比较和搜索。
技术介绍
图25是示出了传统的图像比较系统的方框图。该传统的图像比较系统包括图像输入装置115、图像转换装置117、图像比较装置157、基准图像存储单元130以及标准三维对象模型存储单元135。通过感知对象的图像而获得的基准图像被预先存储在基准图像存储单元130中。标准三维对象模型被预先存储在标准三维对象模型存储单元135中。图像转换装置117通过使用从标准三维对象模型存储单元135获得的三维对象模型，转换来自图像输入装置115的输入图像和从基准图像存储单元130获得的每一个基准图像中的一个或两者，以产生局部图像，使得相对于输入图像和基准图像的共同的局部图像，姿态条件相同。局部区域是诸如眼、鼻或口之类的特征部分。可以通过预先在图像和三维对象模型中指定特征点，使局部区域彼此相关联。图像比较装置157将输入图像的局部图像与图像转换装置117所转换的每一个基准图像相比较，计算平均相似度，并且针对每一个对象选择具有最大相似度的基准图像(例如，日本专利公开No.2000-322577(专利参考1))。图26是示出了另一个传统的图像比较系统的方框图。该传统图像比较系统包括图像输入装置115、照明变化校正装置122、图像转换装置118、图像比较装置158、基准图像存储单元130以及标准三维对象模型存储单元135。通过感知对象的图像而获得的基准图像被预先存储在基准图像存储单元130中。标准三维对象模型被预先存储在标准三维对象模型存储单元135中。照明变化校正装置122通过使用从标准三维对象模型存储单元135获得的三维对象模型，估计来自图像输入装置115的输入图像的照明条件(表面反射率)。图像转换装置118通过使用三维对象模型，转换输入图像，产生图像，以便满足基准图像的照明条件。图像比较装置158将图像转换装置118所转换的输入图像与各个基准图像相比较，计算相似度，并且针对每一个对象选择具有最大相似度的基准图像(日本专利公开No.2002-024830(专利参考2))。图27是示出了另一个传统的图像比较系统的方框图。该传统的图像比较系统包括图像输入装置115、基准三维对象模型存储单元137以及姿态估计/比较装置150。姿态估计/比较装置150包括姿态候选决定装置120、比较图像产生装置140以及图像比较装置155。通过测量对象而产生的基准三维对象模型被预先存储在基准三维对象模型存储单元137中。姿态估计比较装置150计算从图像输入装置115获得的输入图像和从基准三维对象模型存储单元137获得的每一个基准三维对象模型之间的最短距离值(或者最高相似度)，并且选择具有最小的最短距离值的模型。更具体地，姿态候选决定装置120产生至少一个姿态候选。然后，比较图像产生装置140根据姿态候选，在将基准三维对象模型投影到二维图像上时，产生接近于输入图像的比较图像。图像比较装置155计算比较图像和输入图像之间的距离值，并且针对每一个模型选择具有最小距离值的比较图像，从而估计出最佳姿态并且获得输入图像和基准三维对象模型之间的最短距离值。此外，图像比较装置155选择具有最小的最短距离值的模型(例如，日本专利公开No.2003-058896(专利参考3))。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题如果输入图像和基准图像的姿态或照明条件不同，专利参考1和2的图像比较系统不能够以足够高的精度执行比较。原因如下。在专利参考1中，通过估计每一个图像的姿态来匹配姿态条件，从而执行图像转换。然而，难以精确地估计图像的姿态，因此不能够正确地匹配图像。此外，使用与要观察的对象的三维形状不同的标准三维对象模型来执行图像转换。因此，如果形状复杂或者姿态条件有很大不同，图像转换的失真将增加。在专利参考2中，通过使用与要观察的对象的三维形状不同的标准三维对象模型，估计照明条件，来执行图像转换。因此，尽管校正大致精确，有时在精细部分会出现校正误差。此外，如果没有预先寄存每一个对象的三维对象模型或者基准图像的数目较少，专利参考3的系统不能够执行比较。原因如下。在专利参考3的技术中，预先寄存三维对象模型并且与输入图像相比较。此外，为了预先寄存三维对象模型，必须在比较之前由三维形状测量设备测量每一个对象。然而，在多种情况下难以执行该测量。还可以从多个图像中产生三维对象模型，然而如果基准图像的数目较少，难以产生三维对象模型。解决问题的手段考虑到以上情况，做出本专利技术，并且本专利技术的目的是即使在对象的基准图像是在诸如姿态和照明之类的不同条件下捕获的时，也可以进行高精度的比较和搜索。本专利技术的另一个目的是即使在不能够预先获得每一个对象的三维对象模型时，也可以进行高精度的比较和搜索。本专利技术的另一个目的是即使在每一个对象仅具有一个或几个基准图像时，也可以进行高精度的比较和搜索。为了实现以上目的，根据本专利技术的图像比较系统的特征在于包括输入装置，用于输入对象的三维数据；基准图像存储装置，用于存储至少一个对象的基准图像；姿态候选产生装置，用于产生姿态候选作为对象姿态的候选；比较图像产生装置，用于根据姿态候选，在将三维数据投影到二维图像时，产生接近于基准图像的比较图像；以及图像比较装置，用于根据基准图像和比较图像之间的距离值和相似度之一，执行比较。根据本专利技术的图像比较方法的特征在于包括步骤输入对象的三维数据；产生姿态候选作为对象姿态的候选；根据姿态候选，在将三维数据投影到二维图像时，产生接近于基准图像的比较图像；以及根据基准图像和比较图像之间的距离值和相似度之一，执行比较。根据本专利技术的图像比较程序的特征在于使计算机执行以下过程输入对象的三维数据；产生姿态候选作为对象姿态的候选；根据姿态候选，在将三维数据投影到二维图像时，产生接近于基准图像的比较图像；以及根据基准图像和比较图像之间的距离值和相似度之一，来执行比较。本专利技术的效果本专利技术的第一效果在于，即使在每一个对象的基准图像是在诸如姿态和照明之类的不同条件下捕获的时，也能够以高精度执行比较和搜索。这是因为测量了对象的三维数据，产生与感知诸如每一个基准图像的姿态和照明之类的条件的图像相匹配的比较图像，并且通过将比较图像与基准图像相比较，执行比较。第二效果在于，即使在不能够预先获得每一个对象的三维对象模型时，或者在仅存在一个或几个基准图像时，也能够以高精度执行比较和搜索。这是因为由于测量了对象的三维数据，产生与现有基准图像相匹配的比较图像，并且通过将比较图像与基准图像相比较来执行比较。附图说明图1是示出了根据本专利技术的图像比较系统的第一实施例的设置的方框图；图2是示出了第一实施例的图像比较装置的设置的方框图； 图3是示出了第一实施例中的1∶1比较的操作的流程图；图4是示出了第一实施例中的1∶N比较的操作的流程图；图5是示出了第一实施例中的基准图像的实际示例的视图；图6是示出了第一实施例中的三维数据的实际示例的视图；图7是示出了第一实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像比较系统，其特征在于包括：三维数据输入装置，用于输入对象的三维数据；基准图像存储装置，用于存储至少一个对象的基准图像；姿态候选决定装置，用于产生至少一个姿态候选作为对象姿态的候选；比较图像产生装置，用于根据姿态候选，在将三维数据投影到二维图像上时，产生接近于基准图像的至少一个比较图像；以及图像比较装置，用于根据基准图像和比较图像之间的距离值和相似度之一，来执行比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨中雅彦，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]