2021/06/18

パターンマッチング

はじめに

新人ムラ太
新人ムラ太

前回前々回は先生方が展示会で不在というピンチをムラ太がコピペを駆使して、見事に乗り切ったっていう記事でした!

ファルコ先生
ファルコ先生

展示会も無事に終わってほっと一息よ!
マクセルフロンティアの出展の様子はココで確認してみてね!

新人ムラ太
新人ムラ太

さっそく見てみます!
ところで、今回からはどんなことを教えてくれるんですか?

ファルコ先生
ファルコ先生

そうね、今回は私の得意技「パターンマッチング」について、張り切って説明するわよ~!

パターンマッチングとは

パターンマッチングは、あるパターン画像を画像全体の中から探し出す処理です。あるパターン画像をテンプレート画像と呼びます。
テンプレートマッチングと呼ばれる手法では、テンプレート画像と対象画像を照らし合わせて一致度(類似度)を求めます。

パターンマッチング_base_1

パターンの照合は、画像全体に対してテンプレート画像との一致度(類似度)を計算していきます。
計算した一致度(類似度)を比較し、最も一致度(類似度)が高いところを探し出します。

パターンマッチング_base_2

一致度算出の方法のひとつに、SAD(Sum of Absolute Difference)があります。
SADはテンプレート画像のすべての画素で対象画像との差分の絶対値を求め、その総和を一致度(類似度)とします。
結果の数値が大きいほどテンプレート画像との一致度(類似度)が低く、数値が0に近いほど一致度(類似度)が高くなります。
単純な方法ですが、対象画像の明るさの変化に影響を受けやすい方法でもあります。

パターンマッチング_base_3

4x4画素の画像をテンプレート画像とした場合、テンプレート画像とサーチ領域Aの差分絶対値の総和は0、テンプレート画像とサーチ領域Bの差分絶対値の総和は2で、サーチ領域Aのほうがサーチ領域Bよりも一致度(類似度)が高いことがわかります。

パターンマッチング_base_4

まとめ

新人ムラ太
新人ムラ太

画像の中から探したい画像(パターン)を探すのがパターンマッチングってことですね!
それにしても、演算量すごそうですね。。

ファルコ先生
ファルコ先生

外観検査とか位置決めとか画像検査ではよく使われていて、とても重要な技術よ!
演算量も多いので、高速化と高精度化の方法が色々と考案されているわ。

新人ムラ太
新人ムラ太

なるほど!
自分は最近、クレオパトラ似の彼女を探しているんですけど、高速かつ高精度にマッチングしないんですよね。。。

ファルコ先生
ファルコ先生

それはきっと、見た目の類似度基準が高すぎるんじゃない!画像認識のマッチングは見た目の類似度が重要だけど、人生のパートナーは見た目よりも中身が重要よ!!

Point
  • パターンマッチングの手法のひとつにテンプレートマッチングがある

  • SADではテンプレートと対象画像の差分から一致度(類似度)の高い場所を探し出す

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