画像のレジストレーションにおける超平面交差法の高速化手法

摘要

本論文では，こう配法に代わる画像間のモーションパラメータ推定法である超平面交差法の高速化手法を提案する．超平面交差法は，モーションパラメータ空間において，画像間類似度を各パラメータで偏微分した値が0となる位置を近似する超平面をモーションパラメータの個数だけ推定し，その交点として画像間モーションパラメータを推定する手法である．超平面交差法は，こう配法と異なり，繰返し計算を利用しない一方向の計算で高精度なモーションパラメータを推定でき，判断やループ処理が不要なので，特にハードウェアなどへの実装に適している．また，画像の画素値を直接利用する領域ベースマッチング手法に基づく超平面交差法では，画像間の類似度を評価するために，濃度差の二乗和（SSD）や正規化相互相関（ZNCC）など，任意の類似度を利用できるので，要求される計算速度と入力画像の変化の性質に応じて，適切な類似度を選択できる．提案手法では計算の高速化のために，テンプレート画像に対する微小変形画像をあらかじめ用意して，時系列画像の各入力フレームに対する変形演算量を少なくした．高速化超平面交差法の計算量を，こう配法と比較検討した．合成モーション画像と実画像を用いた実験を行い，実際の計算時間とモーションパラメータ推定精度をこう配法と比較した．超平面交差法で類似度としてSSDとZNCCを利用した実験を行い，明るさが変化する入力画像に対して，超平面交差法の有効性を確認した．