視ることと識ること2

コンピュータが視て識るとは

画像は、輪郭、色、さらにはそれらの濃淡というさまざまな情報で
できあがっている。コンピュータに画像を扱わせるには、この多彩
な情報の中から、目的に合わせてどれかに絞って扱わせる方が効率
がいいといえる。これから紹介する｢位相限定相関法｣は、そうした
考え方から生まれたといっていい。

人間が映像をどう認識するのかというプロセスについては、これを
解釈するためのさまざまな理論モデルがあると書いた。だとすれば
人間ならぬ機械や装置が画像を認識するプロセスにもさまざまな工
学上の理論モデルがあるはずである。

ただ、このモデルは、必ずしも人間のために作られた理論モデルの
延長にあるわけではない。脳において大脳生理学的に理解できた点
を、そのままコンピュータに代行させることが、必ずしもコンピュ
ータによる精度の高い認識プロセスを生み出すとは限らない。むし
ろ人間の脳が得意なプロセスとコンピュータが得意なプロセスは分
けて考え、コンピュータが得意とするプロセスを独自に推し進める
ことの方がむしろ進歩が早いのではないだろうか。

脳が行うプロセス処理は、画像認識という点だけからいっても、複
雑多岐であり、かつ極めて高速である。ならば、超高速チップがで
きればコンピュータは脳を模倣することが可能となるだろうか。確
かに理論的には可能であろう。が、その結果は、おそらく巨大で複
雑なだけの非効率的な模倣システムでしかないはずである。

そう考えればコンピュータにはコンピュータらしい画像処理の方法
があるはずだ。ではそれはどういうものであるべきか。そうしたコ
ンセプトから探究されたのが、これから紹介する｢位相限定相関法
(Phase Only Correlation =POC)｣である。まったく新しい画像処理
テクノロジーである。その理論と応用を以下で述べてみよう。

人間ならぬコンピュータに画像を認識させるためには、まずコンピ
ュータに画像が見えるようにしてやらなければならない。そのため
に光学的な機械の眼と接続をしてやる必要がある。レンズを用いて
画像を的確に捉える眼である。

一般のフィルムカメラだと、この映像をフィルムの感光材料に写し
とるわけだが、コンピュータの眼となるカメラにはフィルムの代わ
りに CCD(charge coupled device)素子が装備されている。CCD素子
の上に結像された映像は画素毎にアナログ電気信号へ変換される。

コンピュータはアナログ信号を直接扱うことはできないため、アナ
ログ信号をデジタル信号に変換(AD変換)する必要がある。すなわち
各画素には0.17Vもしくは0.13Vという程度の電気信号が蓄えられて
いるのだが、それらの0.17や0.13という数字を0と1だけを使った２
進数表示に変換するのがAD変換だ。

このようにAD変換しておくことで、演算なり記憶なりのあらゆる処
理をコンピュータは高速に実行することができる。最近流行のデジ
タルカメラは、映像をこのようにAD変換してデジタル信号を出力し
ているために、撮影した映像をそのままコンピュータで扱える。以
上でコンピュータが画像を見る手だてがそろった。

[3]へ続く