エッジ画像を用いた照明変化に堅牢なテンプレートマッチング
をテンプレートにして作成
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開始行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*エッジ画像を用いた照明変化に堅牢なテンプレートマッチング...
#contents
*はじめに [#w34369dd]
**研究背景 [#t41d53a6]
ロボットの種類の一つに自律走行ロボットというものがある．...
ロボットが走行する場所は屋外を想定し，自己位置の特定にテ...
**問題点 [#r8ab4145]
屋外環境下でテンプレートマッチングを行う場合，１つの大き...
なぜなら，屋外では画像の照明条件が大きく変化するためであ...
次の画像はとある場所の固定カメラから，別の日に撮影した東...
#ref(tree.jpg,center,593x276)
CENTER:図1 固定カメラから撮影した東京スカイツリーの画像
**研究目的 [#d205c9a5]
自動走行ロボットが正しく走行するためには，上記のような照...
そのために本研究ではテンプレートマッチングにエッジ画像を...
基本的にテンプレートマッチングにはグレー画像を用いるが，...
グレー画像，エッジ画像，2値エッジ画像の3種類の画像を用い...
*照合アルゴリズム [#ef3664b1]
**テンプレートマッチング [#f8434fa7]
テンプレートマッチングとは，探索の対象となる画像の中から...
下の画像の赤枠のように目の部分を探し出すことができる．
#ref(lenamewiki.jpg,center,350x270)
テンプレートマッチングでは，画像とテンプレートがどの程度...
***類似度の計算方法 [#uf92b2e2]
類似度の方法法にはいくつか種類がある．実験で使用する3つの...
-''SSD（Sum of Squared Difference）''~
SSDは入力画像とテンプレート画像の画素値の差の二乗を足し合...
-''NCC（Normalized Cross-Correlation）''~
NCCは画像の正規化相互相関を類似度とするものである。値の最...
-''ZNCC（Zero-mean Normalized Cross-Correlation）''~
ZNCCは入力画像とテンプレート画像からそれぞれの画素値の平...
**エッジ画像 [#hf87b4a5]
エッジ画像とはエッジ検出処理を施した画像のことである．エ...
また，2値エッジ画像とはエッジ画像にさらに2値化処理を施し...
エッジ画像と2値エッジ画像の例を以下に示す．
#ref(lena3.jpg,center)
*実験方法 [#p864a9c3]
**実験1 マッチしたものを数える実験 [#o00955f3]
定点カメラを用いて同じ場所から撮影した画像を100枚用意する...
その100枚の画像の中から1枚の画像を選び，その画像から窓枠...
100枚の画像および作成したテンプレートをグレー画像，エッジ...
そのときの類似度の計算方法にはSSD,NCC,ZNCCの3種類を使う．...
#ref(gazo4shu.jpg,center)
***作成したテンプレート [#w7ea833c]
撮影した画像から以下の画像の赤枠のように5つのテンプレート...
#ref(kak.jpg,center,480x360)
#ref(temps.png,center)
-''テンプレート1''~
テンプレート1は窓枠である．この窓枠は時間帯により，窓が光...
-''テンプレート2''~
テンプレート2はアンテナである．背景に雲が写りこむことがあ...
-''テンプレート3''~
テンプレート3も窓枠である．こと窓枠はテンプレート1と違い...
-''テンプレート4''~
テンプレート4は木である．撮影を行ったのが季節の移り目であ...
-''テンプレート5''~
テンプレート5は草むらである．テンプレート4と同様，若干の...
**実験2 類似度の比較を行う実験 [#l1481b37]
実験1で正しくマッチングした時の画像の類似度の平均を計算す...
100枚の固定カメラから撮影した画像とはまったく関係のない風...
その時，最大マッチングとされた点の類似度の平均を計算する...
実験1では対象物(テンプレート)が写っている画像のみを対象に...
*実験結果と考察 [#vc5aaf2b]
**実験1 [#qfff8dd2]
***各テンプレートごとの考察 [#y90586d8]
-''テンプレート1''
CENTER:表1 テンプレート1の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:35|CENTER:99|CENTER:97|
|CENTER:NCC|CENTER:58|CENTER:94|CENTER:86|
|CENTER:ZNCC|CENTER:86|CENTER:96|CENTER:89|
テンプレート１ではエッジ画像でSSDを使った場合の正解数が99...
-''テンプレート2''
CENTER:表2 テンプレート2の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:33|CENTER:100|CENTER:89|
|CENTER:NCC|CENTER:44|CENTER:100|CENTER:100|
|CENTER:ZNCC|CENTER:72|CENTER:100|CENTER:100|
テンプレート2ではエッジ画像を用いた時，どの類似度の計算方...
また，2値エッジ画像を用いた場合も，どの計算方法でも非常に...
-''テンプレート3''
CENTER:表3 テンプレート3の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:10|CENTER:97|CENTER:97|
|CENTER:NCC|CENTER:51|CENTER:100|CENTER:99|
|CENTER:ZNCC|CENTER:100|CENTER:99|CENTER:99|
グレー画像でZNCCを使用したときと，エッジ画像でNCCを使用し...
-''テンプレート4''
CENTER:表4 テンプレート4の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:39|CENTER:79|CENTER:44|
|CENTER:NCC|CENTER:34|CENTER:73|CENTER:68|
|CENTER:ZNCC|CENTER:94|CENTER:88|CENTER:84|
グレー画像でZNCCを用いた時に正解数94と良い結果．エッジ画...
-''テンプレート5''
CENTER:表5 テンプレート5の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:10|CENTER:18|CENTER:18|
|CENTER:NCC|CENTER:27|CENTER:45|CENTER:8|
|CENTER:ZNCC|CENTER:68|CENTER:65|CENTER:19|
どの方法を使ってもよい結果は得られなかった．どの方法でも...
***実験1全体の考察 [#zb758edb]
テンプレート1，2，3と4，5を比べると分かるように，テンプレ...
人工物をテンプレートとして選んだ場合，グレー画像に比べエ...
エッジ画像を使用したマッチングでは，テンプレート1の結果か...
**実験2 [#x1f9f8c6]
実験1の結果から，ここではアルゴリズムにZNCCを用いたものを...
-''グレー画像の場合''
CENTER:表6 グレー画像を使った場合
|CENTER:|CENTER:あり|CENTER:無し|CENTER:差|
|CENTER:テンプレート1|CENTER:0.879|CENTER:0.468|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート2|CENTER:0.740|CENTER:0.585|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート3|CENTER:0.777|CENTER:0.497|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート4|CENTER:0.584|CENTER:0.354|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート5|CENTER:0.553|CENTER:0.390|CENTER:0....
-''エッジ画像の場合''
CENTER:表7 エッジ画像を使った場合
|CENTER:|CENTER:あり|CENTER:無し|CENTER:差|
|CENTER:テンプレート1|CENTER:0.785|CENTER:0.388|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート2|CENTER:0.713|CENTER:0.300|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート3|CENTER:0.654|CENTER:0.335|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート4|CENTER:0.408|CENTER:0.142|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート5|CENTER:0.202|CENTER:0.105|CENTER:0....
-''2値エッジ画像の場合''
CENTER:表8 2値エッジ画像を使った場合
|CENTER:|CENTER:あり|CENTER:無し|CENTER:差|
|CENTER:テンプレート1|CENTER:0.665|CENTER:0.317|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート2|CENTER:0.598|CENTER:0.252|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート3|CENTER:0.502|CENTER:0.309|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート4|CENTER:0.265|CENTER:0.111|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート5|CENTER:0.226|CENTER:0.079|CENTER:0....
どのテンプレートを使った場合でも対象物あり，なしともにグ...
*まとめ [#aeed90ba]
本論文では，照明変化に対応するためにエッジ画像を用いたテ...
今回の実験に使用した固定カメラで撮影した画像は，1つの場所...
*参考文献 [#g6286a8a]
[1]國光 智,淺間 一,川端 邦明,三島 健稔 "2値エッジ画像のテ...
[2]"パターンマッチング（正規化相関など）",http://imagings...
[3]橋本研究室（秋月秀一，櫻本泰憲）(2013),"基本的なテンプ...
[4]田村 秀行 "コンピュータ画像処理", オーム社, 2002~
[5]WillowGarage,"OpenCV",http://opencv.org/,(access Apr 7...
終了行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*エッジ画像を用いた照明変化に堅牢なテンプレートマッチング...
#contents
*はじめに [#w34369dd]
**研究背景 [#t41d53a6]
ロボットの種類の一つに自律走行ロボットというものがある．...
ロボットが走行する場所は屋外を想定し，自己位置の特定にテ...
**問題点 [#r8ab4145]
屋外環境下でテンプレートマッチングを行う場合，１つの大き...
なぜなら，屋外では画像の照明条件が大きく変化するためであ...
次の画像はとある場所の固定カメラから，別の日に撮影した東...
#ref(tree.jpg,center,593x276)
CENTER:図1 固定カメラから撮影した東京スカイツリーの画像
**研究目的 [#d205c9a5]
自動走行ロボットが正しく走行するためには，上記のような照...
そのために本研究ではテンプレートマッチングにエッジ画像を...
基本的にテンプレートマッチングにはグレー画像を用いるが，...
グレー画像，エッジ画像，2値エッジ画像の3種類の画像を用い...
*照合アルゴリズム [#ef3664b1]
**テンプレートマッチング [#f8434fa7]
テンプレートマッチングとは，探索の対象となる画像の中から...
下の画像の赤枠のように目の部分を探し出すことができる．
#ref(lenamewiki.jpg,center,350x270)
テンプレートマッチングでは，画像とテンプレートがどの程度...
***類似度の計算方法 [#uf92b2e2]
類似度の方法法にはいくつか種類がある．実験で使用する3つの...
-''SSD（Sum of Squared Difference）''~
SSDは入力画像とテンプレート画像の画素値の差の二乗を足し合...
-''NCC（Normalized Cross-Correlation）''~
NCCは画像の正規化相互相関を類似度とするものである。値の最...
-''ZNCC（Zero-mean Normalized Cross-Correlation）''~
ZNCCは入力画像とテンプレート画像からそれぞれの画素値の平...
**エッジ画像 [#hf87b4a5]
エッジ画像とはエッジ検出処理を施した画像のことである．エ...
また，2値エッジ画像とはエッジ画像にさらに2値化処理を施し...
エッジ画像と2値エッジ画像の例を以下に示す．
#ref(lena3.jpg,center)
*実験方法 [#p864a9c3]
**実験1 マッチしたものを数える実験 [#o00955f3]
定点カメラを用いて同じ場所から撮影した画像を100枚用意する...
その100枚の画像の中から1枚の画像を選び，その画像から窓枠...
100枚の画像および作成したテンプレートをグレー画像，エッジ...
そのときの類似度の計算方法にはSSD,NCC,ZNCCの3種類を使う．...
#ref(gazo4shu.jpg,center)
***作成したテンプレート [#w7ea833c]
撮影した画像から以下の画像の赤枠のように5つのテンプレート...
#ref(kak.jpg,center,480x360)
#ref(temps.png,center)
-''テンプレート1''~
テンプレート1は窓枠である．この窓枠は時間帯により，窓が光...
-''テンプレート2''~
テンプレート2はアンテナである．背景に雲が写りこむことがあ...
-''テンプレート3''~
テンプレート3も窓枠である．こと窓枠はテンプレート1と違い...
-''テンプレート4''~
テンプレート4は木である．撮影を行ったのが季節の移り目であ...
-''テンプレート5''~
テンプレート5は草むらである．テンプレート4と同様，若干の...
**実験2 類似度の比較を行う実験 [#l1481b37]
実験1で正しくマッチングした時の画像の類似度の平均を計算す...
100枚の固定カメラから撮影した画像とはまったく関係のない風...
その時，最大マッチングとされた点の類似度の平均を計算する...
実験1では対象物(テンプレート)が写っている画像のみを対象に...
*実験結果と考察 [#vc5aaf2b]
**実験1 [#qfff8dd2]
***各テンプレートごとの考察 [#y90586d8]
-''テンプレート1''
CENTER:表1 テンプレート1の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:35|CENTER:99|CENTER:97|
|CENTER:NCC|CENTER:58|CENTER:94|CENTER:86|
|CENTER:ZNCC|CENTER:86|CENTER:96|CENTER:89|
テンプレート１ではエッジ画像でSSDを使った場合の正解数が99...
-''テンプレート2''
CENTER:表2 テンプレート2の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:33|CENTER:100|CENTER:89|
|CENTER:NCC|CENTER:44|CENTER:100|CENTER:100|
|CENTER:ZNCC|CENTER:72|CENTER:100|CENTER:100|
テンプレート2ではエッジ画像を用いた時，どの類似度の計算方...
また，2値エッジ画像を用いた場合も，どの計算方法でも非常に...
-''テンプレート3''
CENTER:表3 テンプレート3の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:10|CENTER:97|CENTER:97|
|CENTER:NCC|CENTER:51|CENTER:100|CENTER:99|
|CENTER:ZNCC|CENTER:100|CENTER:99|CENTER:99|
グレー画像でZNCCを使用したときと，エッジ画像でNCCを使用し...
-''テンプレート4''
CENTER:表4 テンプレート4の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:39|CENTER:79|CENTER:44|
|CENTER:NCC|CENTER:34|CENTER:73|CENTER:68|
|CENTER:ZNCC|CENTER:94|CENTER:88|CENTER:84|
グレー画像でZNCCを用いた時に正解数94と良い結果．エッジ画...
-''テンプレート5''
CENTER:表5 テンプレート5の結果
|CENTER: |CENTER:グレー画像|CENTER:エッジ画像|CENTER:2値...
|CENTER:SSD|CENTER:10|CENTER:18|CENTER:18|
|CENTER:NCC|CENTER:27|CENTER:45|CENTER:8|
|CENTER:ZNCC|CENTER:68|CENTER:65|CENTER:19|
どの方法を使ってもよい結果は得られなかった．どの方法でも...
***実験1全体の考察 [#zb758edb]
テンプレート1，2，3と4，5を比べると分かるように，テンプレ...
人工物をテンプレートとして選んだ場合，グレー画像に比べエ...
エッジ画像を使用したマッチングでは，テンプレート1の結果か...
**実験2 [#x1f9f8c6]
実験1の結果から，ここではアルゴリズムにZNCCを用いたものを...
-''グレー画像の場合''
CENTER:表6 グレー画像を使った場合
|CENTER:|CENTER:あり|CENTER:無し|CENTER:差|
|CENTER:テンプレート1|CENTER:0.879|CENTER:0.468|CENTER:0....
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-''エッジ画像の場合''
CENTER:表7 エッジ画像を使った場合
|CENTER:|CENTER:あり|CENTER:無し|CENTER:差|
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|CENTER:テンプレート2|CENTER:0.713|CENTER:0.300|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート3|CENTER:0.654|CENTER:0.335|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート4|CENTER:0.408|CENTER:0.142|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート5|CENTER:0.202|CENTER:0.105|CENTER:0....
-''2値エッジ画像の場合''
CENTER:表8 2値エッジ画像を使った場合
|CENTER:|CENTER:あり|CENTER:無し|CENTER:差|
|CENTER:テンプレート1|CENTER:0.665|CENTER:0.317|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート2|CENTER:0.598|CENTER:0.252|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート3|CENTER:0.502|CENTER:0.309|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート4|CENTER:0.265|CENTER:0.111|CENTER:0....
|CENTER:テンプレート5|CENTER:0.226|CENTER:0.079|CENTER:0....
どのテンプレートを使った場合でも対象物あり，なしともにグ...
*まとめ [#aeed90ba]
本論文では，照明変化に対応するためにエッジ画像を用いたテ...
今回の実験に使用した固定カメラで撮影した画像は，1つの場所...
*参考文献 [#g6286a8a]
[1]國光 智,淺間 一,川端 邦明,三島 健稔 "2値エッジ画像のテ...
[2]"パターンマッチング（正規化相関など）",http://imagings...
[3]橋本研究室（秋月秀一，櫻本泰憲）(2013),"基本的なテンプ...
[4]田村 秀行 "コンピュータ画像処理", オーム社, 2002~
[5]WillowGarage,"OpenCV",http://opencv.org/,(access Apr 7...
ページ名:
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