JP3188899B2 - Image processing apparatus and method - Google Patents

Image processing apparatus and method

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JP3188899B2
JP3188899B2 JP31905192A JP31905192A JP3188899B2 JP 3188899 B2 JP3188899 B2 JP 3188899B2 JP 31905192 A JP31905192 A JP 31905192A JP 31905192 A JP31905192 A JP 31905192A JP 3188899 B2 JP3188899 B2 JP 3188899B2
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pixel data
image
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直和 横矢
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像データを所定の評
価関数を用いて評価し、この最適解を求めることにより
画像データから輪郭を抽出する画像処理装置およびその
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image processing apparatus and method for evaluating image data using a predetermined evaluation function and extracting an outline from the image data by obtaining an optimum solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、物体の認識等のために、画像
処理が行われている。例えば、テレビカメラで得た画像
信号をコンピュータで処理して、輪郭を抽出することな
どが行われている。この輪郭抽出は、画像データ中の輝
度変化がある程度以上の点列を抽出することを基本とし
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, image processing has been performed for object recognition and the like. For example, a computer processes an image signal obtained by a television camera to extract an outline. This contour extraction is based on extracting a point sequence whose luminance change in the image data exceeds a certain level.

【0003】そして、この輪郭抽出の手法として、画像
データを所定の評価関数で評価し、最適解を求める方法
があり、最適解を求める方法として変分法によるものが
よく知られている。しかし、この変分法では、解が不安
定であるという問題点がある。
As a method of extracting the contour, there is a method of evaluating image data with a predetermined evaluation function to find an optimal solution, and a well-known method of finding an optimal solution is a variational method. However, this variational method has a problem that the solution is unstable.

【0004】そこで、変分法に比べ、定式化が容易であ
ると共に、数値的に安定で、収束性に優る動的計画法を
利用することが提案されている。この動的計画法は、初
期値として与えられた輪郭モデルの周辺の所定範囲の画
像データを評価関数により順次評価し、輪郭モデルを徐
々に最適解(輪郭)に収束させるものであり、例えば処
理対象となる点についての輝度変化が大きい程、点の評
価値が小さくなるようにしておき、この評価値が小さい
方向に輪郭モデルを更新する。なお、このような動的計
画法を利用した画像処理は、例えば、Amini他の雑
誌「IEEETran.on PAMI,vol.12
no.9,p855〜867」に示されている。
Therefore, it has been proposed to use a dynamic programming method which is easier to formulate than the variational method, is numerically stable, and has excellent convergence. In this dynamic programming, image data in a predetermined range around a contour model given as an initial value is sequentially evaluated by an evaluation function, and the contour model is gradually converged to an optimal solution (contour). The evaluation value of the point is set to be smaller as the luminance change of the target point is larger, and the contour model is updated in a direction in which the evaluation value is smaller. Image processing using such a dynamic programming method is described in, for example, Ami et al.'S magazine "IEEE Tran. On PAMI, vol.
no. 9, pages 855-867 ".

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように動的計画法
を用いて、安定な輪郭抽出を行うことができる。しか
し、動的計画法により、輪郭抽出を行うと、評価関数の
ローカルミニマムが最適解となり、正しい輪郭抽出を行
えない場合があるという課題があった。すなわち、上述
の動的計画法では、所定範囲の画素データをより評価値
の小さい方向に輪郭を更新していくが、局所的に評価値
が周囲より小さい場所が存在すると、この場所が輪郭と
判断され正しい輪郭が抽出できなくなる。
As described above, stable contour extraction can be performed by using the dynamic programming method. However, when contour extraction is performed by the dynamic programming, there is a problem that the local minimum of the evaluation function becomes an optimal solution and correct contour extraction may not be performed. That is, in the above-described dynamic programming, the contour is updated in the direction of the smaller evaluation value for the pixel data in the predetermined range. If there is a place where the evaluation value is locally smaller than the surroundings, this place is regarded as the contour. It is determined that a correct contour cannot be extracted.

【0006】また、画像データには、ノイズがのる場合
が多いため、ノイズ除去のための各種フィルタが利用さ
れる場合が多い。しかし、このようなフィルタを用いる
と、画像データ中の輪郭自体がぼけてしまい、正確な輪
郭抽出が行えなくなるという課題もあった。
In addition, since image data often has noise, various filters for removing noise are often used. However, when such a filter is used, there is a problem that the contour itself in the image data is blurred and accurate contour extraction cannot be performed.

【0007】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、動的計画法を用い、高速かつ正確な輪郭抽出を行
うことができる画像処理装置および方法を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of performing high-speed and accurate contour extraction using a dynamic programming method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る装置は、複
数の画素データから構成される画像データを処理対象と
なる画素データをその画素の周辺の画素データを考慮し
て処理すると共にこの周辺画素データの考慮の程度が変
更可能であるガウシアンフィルタと、このガウシアンフ
ィルタにより処理された画像データの中から処理対象と
なる各輪郭候補画素(輪郭モデル)についてその周辺の
所定数の画素データを所定間隔でサンプリングしこのサ
ンプリングしたデータの内容を所定の評価関数により評
価し、動的計画法により輪郭モデルをサンプリングした
画素の中の最適点に移動することを繰り返して最適解を
得、画像中の物体の輪郭を抽出すると共に上記画素デー
タサンプリングの間隔が変更可能である最適解算出手段
と、上記ガウシアンフィルタの周辺画素データ考慮の程
度を変更すると共に輪郭モデルの周辺の画素データのサ
ンプリング間隔を上記周辺画素データ考慮の程度に対応
して変更する制御手段とを有することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An apparatus according to the present invention processes image data composed of a plurality of pixel data and processes the pixel data to be processed in consideration of the pixel data around the pixel. A Gaussian filter whose degree of consideration of pixel data can be changed, and a predetermined number of pixel data around each of the contour candidate pixels (contour models) to be processed from image data processed by the Gaussian filter are determined. Sampling at intervals, evaluating the contents of the sampled data by a predetermined evaluation function, and repeatedly moving the contour model to the optimum point in the sampled pixels by dynamic programming to obtain the optimum solution, An optimal solution calculating means for extracting an outline of an object and changing a pixel data sampling interval; Sa of the pixel data around the contour model with changing the degree of the peripheral pixel data considering the filter
Control means for changing the sampling interval in accordance with the degree of consideration of the peripheral pixel data.

【0009】また、本発明に係る装置は、複数の画素デ
ータから構成される画像データを処理対象となる画素デ
ータをその画素の周辺の画素データを考慮して処理する
と共にこの周辺画素データの考慮の程度が変更可能であ
るガウシアンフィルタと、このガウシアンフィルタによ
り処理された画像データの中から処理対象となる各輪郭
候補画素(輪部モデル)を所定の画素間隔を持つように
決定すると共に、輪郭候補画素についてその周辺の所定
数の画素データを所定間隔でサンプリングしこのサンプ
リングしたデータの内容を所定の評価関数により評価
し、動的計画法により輪郭モデルをサンプリングした画
素の中の最適点に移動することを繰り返して最適解を
得、画像中の物体の輪郭を抽出すると共に上記画素デー
タサンプリングの間隔が変更可能である最適解算出手段
と、上記ガウシアンフィルタの周辺画素データ考慮の程
度を変更すると共に輪郭モデルの周辺の画素データのサ
ンプリング間隔と輪郭候補画素の画素間隔とを上記周辺
画素データ考慮の程度に対応して変更する制御手段とを
有することを特徴とする。
Further, the apparatus according to the present invention processes pixel data to be processed for image data composed of a plurality of pixel data in consideration of pixel data in the vicinity of the pixel, and considers the peripheral pixel data. And a contour candidate pixel (limb model) to be processed is determined from image data processed by the Gaussian filter so as to have a predetermined pixel interval. A predetermined number of pixel data around the candidate pixel are sampled at predetermined intervals, the contents of the sampled data are evaluated using a predetermined evaluation function, and the contour model is moved to the optimum point in the pixel sampled by the dynamic programming method. To obtain the optimal solution, extract the contour of the object in the image, and set the pixel data sampling interval. And the optimal solution calculating section is variable, the difference in pixel data around the contour model with changing the degree of the peripheral pixel data considering the Gaussian filter
Control means for changing the sampling interval and the pixel interval of the contour candidate pixel in accordance with the degree of consideration of the peripheral pixel data.

【0010】本発明に係る方法は、複数の画素データか
ら構成される画像データから輪郭を抽出する画像処理方
法であって、予め定められた初期輪郭データを輪郭モデ
ルとする初期データ入力工程と、入力される画像データ
に対し、処理対象となる画素の周辺の画素データを考慮
してフィルタリング処理するフィルタリング処理工程
と、このフィルタリング処理された画像データの中から
処理対象となる各輪郭候補画素(輪郭モデル)について
その周辺の所定数の画素データを所定間隔でサンプリン
グしてこのサンプリングしたデータの内容を所定の評価
関数により評価し、動的計画法により輪郭モデルをサン
プリングした画素の中の最適点に移動することを繰り返
して最適解である輪郭データを得る最適解算出工程と、
この最適解算出工程によって得られた輪郭データによっ
て輪郭データを更新する輪郭データ更新工程と、上記フ
ィルタリング処理工程における周辺画素考慮の程度を小
さく変更すると共に上記最適解算出工程におけるデータ
サンプリングの間隔を小さく変更する条件変更工程とを
有し、上記フィルタリング処理工程および最適解算出工
程における条件を順次変更してフィルタリング処理、輪
郭データの算出を行い、最終的な輪郭抽出を行うことを
特徴とする。
[0010] A method according to the present invention is an image processing method for extracting a contour from image data composed of a plurality of pixel data, comprising an initial data inputting step using predetermined initial contour data as a contour model; A filtering process for filtering input image data in consideration of pixel data around a pixel to be processed; and a contour candidate pixel (contour) to be processed from the filtered image data. Model), a predetermined number of surrounding pixel data are sampled at predetermined intervals, and the contents of the sampled data are evaluated by a predetermined evaluation function. An optimal solution calculating step of obtaining contour data which is an optimal solution by repeating moving;
A contour data updating step of updating the contour data with the contour data obtained in the optimum solution calculating step, and changing the degree of consideration of peripheral pixels in the filtering processing step to be small, and reducing the data sampling interval in the optimum solution calculating step. And a condition changing step of changing the conditions. The conditions in the filtering processing step and the optimum solution calculating step are sequentially changed to perform a filtering process, calculate contour data, and finally extract a contour.

【0011】[0011]

【作用】このように本発明によれば、ガウシアンフィル
タにおけるぼかしの程度を変更すると共に、この程度に
応じて動的計画法における移動範囲を変更する。このた
め、大きくぼかしたデータに基づく動的計画法により評
価関数のローカルミニマムに最適解(輪郭モデル)が落
着くことを防止すると共に、このときの移動範囲を大き
くし、最適解を得るまでの時間を短縮することができ
る。そして、これを次々繰り返すため、効率的で正確な
輪郭抽出を行うことができる。また、輪郭候補画素の画
素間隔を変更するにあたり、ガウシアンフィルタリング
処理に対応した画素数を適用することにより、ガウシア
ンフィルタによりぼかされた画像において不必要な画素
についての算出を行わないようにし、処理効率を向上す
ることができる。
As described above, according to the present invention, the degree of blur in the Gaussian filter is changed, and the moving range in the dynamic programming is changed in accordance with the degree. Therefore, it is possible to prevent the optimal solution (contour model) from being settled at the local minimum of the evaluation function by a dynamic programming method based on greatly blurred data, and to increase the moving range at this time to obtain the optimal solution. Time can be reduced. Since this is repeated one after another, efficient and accurate contour extraction can be performed. Further, in changing the pixel interval of the contour candidate pixel, by applying the number of pixels corresponding to the Gaussian filtering process, unnecessary pixels in the image blurred by the Gaussian filter are not calculated, and the processing is performed. Efficiency can be improved.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、本発明の一実施例について、図面に基
づいて説明する。図1は、画像処理装置の全体構成を示
すブロック図であり、入力手段として、画素毎の輝度
(あるいは色)データを入力する画像入力手段1と、輪
郭データの初期値を与えるための初期輪郭入力手段2を
有しており、また出力手段としてCRTなどから構成さ
れる表示手段3を有している。また、演算手段として、
入力された画像データに対しフィルタリング処理を行う
ガウシアンフィルタリング演算手段4と、動的計画法に
よる最適解の算出を行う最適解算出手段5を有してい
る。さらに、記憶手段として、入力された画像データを
記憶する画像記憶手段6と、ガウシアンフィルタリング
後の画像データを記憶するガウシアン画像記憶手段7
と、最適解算出手段5において算出された輪郭データを
記憶する輪郭データ記憶手段8を有している。なお、制
御手段9は、上記各手段間におけるデータのやりとり等
を制御するためのものである。
Embodiment 1 FIG. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an image processing apparatus. As input means, an image input means 1 for inputting luminance (or color) data for each pixel, and an initial contour for giving an initial value of contour data It has an input means 2 and a display means 3 composed of a CRT or the like as an output means. In addition, as arithmetic means,
It has a Gaussian filtering operation unit 4 for performing a filtering process on input image data, and an optimum solution calculation unit 5 for calculating an optimum solution by dynamic programming. Further, as storage means, an image storage means 6 for storing input image data, and a Gaussian image storage means 7 for storing image data after Gaussian filtering.
And an outline data storage unit 8 for storing the outline data calculated by the optimum solution calculation unit 5. The control means 9 is for controlling the exchange of data between the above means.

【0013】次に、この画像処理装置の全体動作につい
て、図2のフローチャートに基づいて1フレームの画像
の処理方法を説明する。処理を開始する場合には、まず
画像入力手段1より、画像データを入力する(S1)。
この画像データは、通常のテレビカメラなどによって得
られたアナログ信号をAD変換して得た画素毎のデジタ
ルデータ(例えば、その画素の輝度を8ビットで表した
もの)である。そして、このデータは、制御手段9を介
し画像記憶手段6に記憶される。この画像記憶手段6
は、通常RAMで構成されており、少なくとも1フレー
ム(1画面)分の画像データを記憶する。次に、初期輪
郭及び初期σを入力する(S2)。これは、通常はキー
ボード、マウスなどの入力手段からの指示によるが、所
定の初期輪郭(例えば、画面よりやや小さい円、楕円
等)について予め制御手段9が記憶しておき、表示手段
3にメニュー形式でどの輪郭を選択するかを表示し、操
作者に選択させるようにするとよいし、表示手段3に画
像を表示した状態で初期輪郭をマウスで入力してもよ
い。
Next, the overall operation of the image processing apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. To start the process, first, image data is input from the image input means 1 (S1).
This image data is digital data for each pixel obtained by AD-converting an analog signal obtained by a normal television camera or the like (for example, the luminance of the pixel is represented by 8 bits). Then, this data is stored in the image storage unit 6 via the control unit 9. This image storage means 6
Is usually composed of a RAM, and stores image data for at least one frame (one screen). Next, an initial contour and an initial σ are input (S2). This is normally in accordance with an instruction from input means such as a keyboard and a mouse. However, the control means 9 stores a predetermined initial contour (for example, a circle or an ellipse slightly smaller than the screen) in advance, and displays a menu on the display means 3. It is preferable to display which contour is to be selected in a format and to allow the operator to select it, or to input an initial contour with a mouse while displaying an image on the display unit 3.

【0014】また、σは、次式で示されるガウシアンフ
ィルタのぼかしの程度を決定する標準偏差である。
Σ is a standard deviation for determining the degree of blur of the Gaussian filter expressed by the following equation.

【0015】入力画像f(x,y)に対するガウシアン
フィルタの出力F(x,y)は、 F(x,y)=∫∫G(x+u,y+v)・f(u,
v)dudv ただし、 G(x,y)=(1/(2πσ2 ))exp(−(x2
+y2 )/(2σ2 )) そして、標準偏差σを8.0→4.0→2.0→1.0
のように変化させるのであれば、この初期σ=8.0を
制御手段9に入力する。なお、このσの値はあまり変更
しないため、制御手段9において記憶しておき、必要な
場合に、制御手段9がその内部の記憶部から値を読み出
すとよい。
The output F (x, y) of the Gaussian filter for the input image f (x, y) is given by F (x, y) = {G (x + u, y + v) · f (u, u)
v) dudv where G (x, y) = (1 / (2πσ 2 )) exp (− (x 2
+ Y 2 ) / (2σ 2 )) Then, the standard deviation σ is changed from 8.0 → 4.0 → 2.0 → 1.0
In this case, the initial σ = 8.0 is input to the control means 9. Since the value of σ does not change much, it is preferable that the value of σ be stored in the control means 9 and read out from the internal storage section when necessary.

【0016】このようにして、1フレームの画像データ
と、これを処理するためのデータが揃うと、ガウシアン
フィルタリング演算手段4においてフィルタリング処理
する(S3)。このガウシアンフィルタリングは、処理
対象となる画素についてのデータを決定するために、そ
の画素と周囲の画素のデータから決定する。そして、こ
のフィルタリングは上式によるが、実際演算の際には、
この式に対応した周囲の画素に対する重みを予め記憶し
ておき、その重みを利用した荷重平均によって処理対象
の画素についてのデータを順次決定する。また、このよ
うなフィルタリング処理は、予め1フレーム分の画像デ
ータについて行い、処理後のデータをガウシアン画像記
憶手段7に記憶する。
When one frame of image data and data for processing the image data are thus prepared, the Gaussian filtering operation means 4 performs a filtering process (S3). In this Gaussian filtering, in order to determine data on a pixel to be processed, it is determined from the data of the pixel and surrounding pixels. And this filtering is based on the above equation.
Weights for surrounding pixels corresponding to this equation are stored in advance, and data on pixels to be processed are sequentially determined by weighted averaging using the weights. Further, such a filtering process is performed in advance on one frame of image data, and the processed data is stored in the Gaussian image storage unit 7.

【0017】次に、ガウシアンフィルタリングがなされ
たガウシアン画像と初期輪郭に応じ、後述する動的計画
法による最適解を最適解算出手段5において算出する
(S4)。そして、この最適解算出手段5によって得ら
れた最適解は、輪郭データであるため、これを輪郭デー
タ記憶手段8に記憶する。ここで、動的計画法において
は、予め得られている各輪郭画素とその周囲8画素のデ
ータを取り出し、これらについて所定の評価関数の評価
を行い、輪郭モデル全体としての評価値が最小となる画
素を選択する。そして、本実施例においては、この処理
の対象とする画素のサンプリングスケール(間隔)を図
3に示したように可変にする(可変近傍)。すなわち、
図3に示すように、各輪郭点の移動可能な範囲である画
素間距離(スケール)をσ画素とする。従って、ガウシ
アンフィルタにおけるσが8.0であれば、8画素離れ
た画素のデータをサンプリングし、移動可能な範囲とす
る。
Next, an optimal solution by a dynamic programming method described later is calculated by the optimal solution calculating means 5 according to the Gaussian image subjected to the Gaussian filtering and the initial contour (S4). Since the optimal solution obtained by the optimal solution calculating means 5 is contour data, it is stored in the contour data storing means 8. Here, in the dynamic programming, data of each contour pixel obtained in advance and eight pixels around the contour pixel are extracted, and a predetermined evaluation function is evaluated for them, and the evaluation value of the entire contour model is minimized. Select a pixel. Then, in the present embodiment, the sampling scale (interval) of the pixel to be processed is made variable (near variable) as shown in FIG. That is,
As shown in FIG. 3, a pixel-to-pixel distance (scale), which is a movable range of each contour point, is defined as σ pixel. Therefore, if σ in the Gaussian filter is 8.0, data of pixels separated by 8 pixels is sampled and set as a movable range.

【0018】そして、得られた最適解が、最終的な解か
否かを判定し(S5)、最終的な解でなかった場合に
は、S4に戻り得られた輪郭データを基にした探索をも
う一度行う。そして、この最終的な解が得られるまでこ
れを繰り返す。なお、最終的な解か否かは、得られた最
適解が前回のものと一致したか否かによって判定する。
次に、σが最終的なものか否かを判定し(S6)、最終
的なものでなかった場合にはσを更新し(S7)、S3
に戻る。そして、画像記憶手段6に記憶されている同一
フレームの画像データについての異なったσによるガウ
シアンフィルタリングを行い、そのデータに基づいた動
的計画法による最適解の算出を行う。そして、このσの
終了(この例ではσ=1)となるまでこれを繰り返す
(σ=8→4→2→1)。
Then, it is determined whether or not the obtained optimal solution is the final solution (S5). If the optimal solution is not the final solution, the process returns to S4 to perform a search based on the obtained contour data. Do it again. This is repeated until the final solution is obtained. Note that whether or not the solution is final is determined based on whether or not the obtained optimum solution matches the previous solution.
Next, it is determined whether or not σ is final (S6). If it is not final, σ is updated (S7) and S3
Return to Then, Gaussian filtering is performed on the image data of the same frame stored in the image storage unit 6 using different σ, and the optimal solution is calculated by the dynamic programming method based on the data. This is repeated until σ ends (σ = 1 in this example) (σ = 8 → 4 → 2 → 1).

【0019】このような処理によって、σ=8のフィル
タリング処理を行った場合には、動的計画法による移動
範囲が8画素離れた広い範囲となる。従って、そのガウ
シアン処理画像データについては、最適解が得られるま
での時間を高速化することができる。また、ガウシアン
フィルタのσの値が大きいということは、図4に模式的
に示すように、ぼかしの程度が大きいことであり、もと
もと正確な輪郭抽出は行えない。従って、上述のような
移動範囲の大きい、概略的な輪郭抽出が適している。そ
して、このような処理によれば、フィルタリング処理に
より小さな変化が吸収されてしまうことと、移動範囲が
大きいことの2つの理由により、局所的な評価値の低い
場所(ローカルミニマム)に解がとどまってしまうのを
防止することができる。そして、σを変更した場合に
は、次の動的計画法は、前回得られた輪郭データを初期
値として行われるため、最適解を得るまでの時間を高速
化することができる。
When the filtering process of σ = 8 is performed by such a process, the moving range by the dynamic programming becomes a wide range separated by 8 pixels. Therefore, for the Gaussian-processed image data, the time required for obtaining the optimal solution can be shortened. Further, a large value of σ of the Gaussian filter means that the degree of blur is large, as schematically shown in FIG. 4, and accurate contour extraction cannot be performed originally. Therefore, the rough outline extraction with a large moving range as described above is suitable. According to such processing, the solution stays in a place where the local evaluation value is low (local minimum) for two reasons, that a small change is absorbed by the filtering processing and that the moving range is large. Can be prevented. When σ is changed, the next dynamic programming is performed using the contour data obtained last time as an initial value, so that the time required to obtain an optimal solution can be shortened.

【0020】動的計画法についての説明 本実施例における画像処理は、動画像からの動的輪郭の
抽出であり、この動的輪郭は媒介変数表現された(閉)
曲線のモデルである。v(s,t)は、時刻tにおける
輪郭モデルの位置を意味し、 v(s,t)=(x(s,t),y(s,t)) である。ここで、sは輪郭に沿った距離に対応した媒介
変数であり、輪郭として抽出された画素を一定の方向に
数えた場合の番号に対応する。なお、以下でI(x,
y,t)は、時刻tにおける位置(x,y)の画素の輝
度であり、vs は、変数vの変数sによる1回偏微分、
ssは、変数vの変数sによる2回偏微分、Ix
y 、It 、Iyy、Ixy、Ixxは、それぞれIの添字変
数による偏微分を意味する。
Description of Dynamic Programming The image processing in this embodiment is the extraction of a dynamic contour from a moving image, and this dynamic contour is expressed as a parameter (closed).
It is a model of a curve. v (s, t) means the position of the contour model at time t, and v (s, t) = (x (s, t), y (s, t)). Here, s is a parameter corresponding to the distance along the contour, and corresponds to a number when pixels extracted as the contour are counted in a certain direction. Note that I (x,
y, t) is the pixel intensity of the position at time t (x, y), v s is once by the variable s in the variable v partial derivatives,
v ss is the second partial differentiation of variable v with variable s, I x ,
I y, I t, I yy, I xy, I xx means a partial differential by subscript variable of I, respectively.

【0021】そして、評価関数としては、以下に示すよ
うなエネルギー関数が用いられる。ここで用いるエネル
ギーは、モデル自身の傾向を規定する内部エネルギー
と、画像からの影響を規定する画像エネルギーの和によ
る。次に、これらのエネルギーについて個別に説明する
が、(a)〜(d)が内部エネルギーであり、(e)〜
(g)が画像エネルギーである。
As the evaluation function, the following energy function is used. The energy used here is based on the sum of the internal energy defining the tendency of the model itself and the image energy defining the influence from the image. Next, these energies will be described individually. (A) to (d) are internal energies, and (e) to (e).
(G) is the image energy.

【0022】(a)「1次及び2次スプラインの和の
項」 この項は、輪郭の滑かさを示す項であり、変数v(s,
t)の1回、2回偏微分の大きさについてのものであ
る。 Espline(s,t)={‖vs (s,t)‖2 +‖vss
(s,t)‖2 }/2
(A) "Term of sum of primary and quadratic splines" This term is a term indicating the smoothness of the contour, and is a variable v (s,
This is for the magnitude of the first and second partial differentiation of t). E spline (s, t) = {v s (s, t)} 2 + Δv ss
(S, t) { 2 } / 2

【0023】(b)「面積の項」この項は、輪郭におけ
る凹形状に対処するためのものである。 Earea(t)=1/2{x(s,t)ys (s,t) −xs (s,t)y(s,t)}
(B) "Area term" This term is for dealing with a concave shape in the contour. E area (t) = 1/ 2 {x (s, t) y s (s, t) -x s (s, t) y (s, t)}

【0024】(c)「輪郭点間距離平均化の項」輪郭デ
ータは画素毎のデータであり、この項は、この差分近似
を理論値に近づけるためのものである。次式において輪
郭点間距離の平均値をdとしている。 Edist(s,t)=|d−‖v(s,t)−v(s−
1,t)‖|
(C) "Term for distance averaging between contour points" The contour data is data for each pixel, and this term is used to approximate this difference approximation to a theoretical value. In the following equation, the average value of the distance between contour points is d. E dist (s, t) = | d−‖v (s, t) −v (s−
1, t) ‖ |

【0025】(d)「動き・変形の連続性の項」輪郭
は、時間的にそれ程大きく変化しないはずである。そこ
で、この項はフレーム間での輪郭の動き、変形が小さい
ほどエネルギーを小さくする。 Econtinuity(s,t)={xs (s,t)−xs (s,t−1)}2 +{ys (s,t)−ys (s,t−1)}2
(D) "Term of continuity of movement / deformation" The contour should not change so much over time. Thus, this term reduces the energy as the contour movement and deformation between frames are smaller. E continuity (s, t) = {x s (s, t) -x s (s, t-1)} 2 + {y s (s, t) -y s (s, t-1)} 2

【0026】(e)「エッジポテンシャルの項」この項
は、動画像の時空間グラジェントの大きさから定義され
るエッジポテンシャルの項であり、時空間的な輝度変化
が大きいほどエネルギーが小さくなるようにする。 Eedge(s,t)=−‖▽I(x(s,t),y(s,t),t)‖2 =(Ix 2 +Iy 2 +It 2
(E) "Term of edge potential" This term is a term of the edge potential defined from the magnitude of the spatiotemporal gradient of a moving image, and the energy decreases as the spatiotemporal luminance change increases. To do. E edge (s, t) = − {I (x (s, t), y (s, t), t)} 2 = (I x 2 + I y 2 + I t 2 )

【0027】(f)「曲率レベルの項」この項は、端点
に対処するための画像の輝度曲線から定義される曲率レ
ベルの項の項である。 Eterm=−|Iyyx 2 −2Ixyx y +Ixxy 2
(F) "Curvature level term" This term is a curvature level term defined from a luminance curve of an image to deal with an end point. E term = − | I yy I x 2 −2 I xy I x I y + I xx I y 2 |

【0028】(g)「明るさ不変の項」通常、フレーム
間での対応点の明るさは、変わらない。そこで、この項
は、明るさの変化が小さいほどエネルギーが小さくなる
ようにする。 Eintens=[I(x(s,t),y(s,t),t) −I(x(s,t−1),y(s,t−1),t−1)]2
(G) "Brightness-invariant term" Normally, the brightness of the corresponding point between frames does not change. Therefore, this term is set so that the smaller the change in brightness, the smaller the energy. E intens = [I (x (s, t), y (s, t), t) -I (x (s, t-1), y (s, t-1), t-1)] 2

【0029】このような(a)〜(g)の7つのエネル
ギーの和が、処理対象の輪郭モデルについてのエネルギ
ーとなる。そして、各輪郭点についての移動範囲は周囲
8画素(停止状態を含めて9画素)であるので、輪郭点
数がnの場合には9n 通りの可能性があり、この組み合
わせの中でエネルギー最小のものが輪郭の点として採用
される。そして、このような処理を予め得られている輪
郭の点を対象に行い、1回の動的計画法により最適点の
算出を行う。なお、このような処理を単に1周の輪郭点
について行っただけでは、開始点の影響(微分値が変更
後のものではない)が残っているため、例えば1周と4
分の1についての演算を行ったところでこの回の最適解
が得られたものとする。そして、このようにして1つの
最適解が得られた場合には、これを輪郭データの初期値
として更新し、さらに最適化への算出を行う。このよう
にして、1回の動的計画法による最終的な最適解を得る
ことができる。
The sum of the seven energies (a) to (g) is the energy for the contour model to be processed. Since the moving range of each contour point is 8 pixels around it (9 pixels including the stop state), there are 9 n possibilities when the number of contour points is n. Are taken as contour points. Then, such processing is performed on the contour points obtained in advance, and the optimal point is calculated by one dynamic programming. Note that simply performing such processing on the contour points of one round leaves the influence of the starting point (the differential value is not the one after the change), so that, for example, one round and four rounds
It is assumed that the optimum solution of this time has been obtained when the calculation for one-half is performed. Then, when one optimal solution is obtained in this way, this is updated as the initial value of the contour data, and further calculation for optimization is performed. In this way, a final optimal solution by one dynamic programming can be obtained.

【0030】なお、本実施例は動画像からの輪郭抽出で
あるため、変数に時間tが入っている。そこで、このt
を考慮するということは、エネルギーがフレーム間のデ
ータで定義されることとなる。そこで、上述のエネルギ
ーをフレーム間で定義されるエネルギーとフレーム内で
定義されるエネルギーに分解すると、次のようになる。 [フレーム内]…(a),(b),(c),(e)[空
間エッジ],(f) [フレーム間]…(d),(e)[時間エッジ],
(g)
In this embodiment, since a contour is extracted from a moving image, a time t is included in the variable. Therefore, this t
Means that energy is defined by data between frames. Then, when the above energy is decomposed into energy defined between frames and energy defined within a frame, the following is obtained. [In frame] (a), (b), (c), (e) [space edge], (f) [interframe] (d), (e) [time edge],
(G)

【0031】実験結果 次に、本実施例の装置により、動画像から物体の輪郭の
抽出・追跡を行った結果について説明する。この例で
は、次のような逐次的な手続を採用した。
Experimental Results Next, the results of extracting and tracking the contour of an object from a moving image using the apparatus of the present embodiment will be described. In this example, the following sequential procedure was adopted.

【0032】(1)第1フレームの画像に対し、対象を
囲む任意の初期位置から出発し、対象の輪郭を抽出す
る。ここで、初期位置は、マウスにより入力した。
(1) With respect to the image of the first frame, starting from an arbitrary initial position surrounding the object, the outline of the object is extracted. Here, the initial position was input using a mouse.

【0033】(2)第2フレーム以下の画像に対して
は、直前のフレームの結果を初期位置として、上述のフ
レーム間エネルギーをも利用して輪郭の抽出を行った。
(2) With respect to the images of the second and lower frames, the contour is extracted by using the inter-frame energy described above, with the result of the immediately preceding frame as the initial position.

【0034】この実施例では、ガウシアンフィルタの標
準偏差および動的計画法の移動範囲を決定するσを1
(σ:不変)、2→1(σ:2段階変更)、4→2→1
(σ:3段階変更)、8→4→2→1(σ:4段階変
更)のように変更して輪郭抽出を行った。この場合の最
適解が得られるまでの総反復回数を図5に示す。このよ
うに、初期σが大きいほど最適解が得られるまでの総反
復回数が小さくなっている。従って、本実施例により高
速化が図られていることが理解される。
In this embodiment, the standard deviation of the Gaussian filter and σ for determining the moving range of the dynamic programming are set to 1
(Σ: unchanged), 2 → 1 (σ: two-step change), 4 → 2 → 1
(.Sigma .: three-step change), and contour extraction was performed with changes such as 8.fwdarw.4.fwdarw.2-.fwdarw. (. Sigma .: four-step change). FIG. 5 shows the total number of iterations until an optimal solution is obtained in this case. As described above, the total number of iterations until the optimal solution is obtained decreases as the initial σ increases. Therefore, it is understood that the present embodiment achieves higher speed.

【0035】また、図6に、ガウシアンフィルタリング
におけるσの値を図5の場合と同様に変更するが、動的
計画法による移動範囲(スケール)を1.0に固定した
場合の最適解が得られるまでの総反復回数を示す。この
ように、固定近傍の場合には、最適解が得られるまでの
反復回数が非常に多くなっていることが理解される。
In FIG. 6, the value of σ in Gaussian filtering is changed in the same manner as in FIG. 5, but an optimal solution is obtained when the moving range (scale) by dynamic programming is fixed at 1.0. Shows the total number of iterations before it is done. Thus, in the case of the fixed neighborhood, it is understood that the number of iterations until the optimal solution is obtained is very large.

【0036】また、図7にナメクジの輪郭抽出を本実施
例の方法(可変近傍:σ=8→4→2→1)により行っ
た結果を示し、図8にはσを固定または初期σを1.0
とした場合(これらは同一である)の結果を示す。これ
より本実施例では正しい輪郭が抽出されたのに対し、σ
=1とした場合には、評価関数のローカルミニマムによ
り輪郭が誤って抽出される場所があり、誤った輪郭が抽
出されたことが理解される。
FIG. 7 shows the result of extracting the outline of the slug by the method of this embodiment (variable neighborhood: σ = 8 → 4 → 2 → 1), and FIG. 1.0
(These are the same) are shown. Thus, in the present embodiment, the correct contour was extracted, while σ
In the case of = 1, there is a place where the contour is erroneously extracted due to the local minimum of the evaluation function, and it is understood that the erroneous contour is extracted.

【0037】図9は実施例1の装置と方法によりナメク
ジの輪郭抽出処理をした場合の収束結果を重畳表示した
ものであり、実験結果をより分かりやすく表わしたもの
である。
FIG. 9 is a graph in which the convergence result obtained when the slug outline is extracted by the apparatus and method of the first embodiment is displayed in a superimposed manner, and shows the experimental result more clearly.

【0038】実施例2.図10は本発明の他の実施例の
動作を説明するためのフローチャートである。図におい
て、画像入力手段1により画像データを入力するステッ
プS1からガウシアンフィルタリングS3までは前記実
施例1の場合と同様である。また全体構成は図1と同様
になっている。
Embodiment 2 FIG. FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of another embodiment of the present invention. In the figure, steps from step S1 of inputting image data by the image input unit 1 to Gaussian filtering S3 are the same as those in the first embodiment. The overall configuration is the same as in FIG.

【0039】ガウシアンフィルタのぼかしの程度によっ
て輪郭候補画素が所定の画素間隔を持つように処理対象
の画素を決定する(S9)。そして、この輪郭候補処理
対象画素とガウシアンフィルタリングがなされたガウシ
アン画像に応じ、前述した動的計画法による最適解を最
適解算出手段5において算出する(S4)。そして、こ
の最適解算出手段5によって得られた最適解は、輪郭デ
ータであるため、これを輪郭データ記憶手段8に記憶す
る。ここで、動的計画法においては、予め得られている
各輪郭画素とその周囲8画素のデータを取り出し、これ
らについて所定の評価関数の評価を行い、輪郭モデル全
体としての評価値が最小となる画素を選択する。そし
て、本実施例においては、この輪郭候補画素の画素間隔
を可変にすると共に、処理対象とする画素のサンプリン
グスケール(間隔)を図3に示したように可変にする
(可変近傍)。例えば、輪郭候補画素の画素間隔につい
てはσの2倍、また、サンプリングスケールについて
は、図3に示すように、各輪郭点の移動可能な範囲であ
る画素間距離(スケール)をσ画素とする。従って、ガ
ウシアンフィルタにおけるσが8.0であれば、輪郭候
補処理対象画素を画素間隔が16画素になるように決定
すると共に、σ画素、すなわちこの場合8画素離れた画
素のデータをサンプリングし、各輪郭点の移動可能な範
囲とする。
The pixels to be processed are determined so that the contour candidate pixels have a predetermined pixel interval according to the degree of blurring of the Gaussian filter (S9). Then, the optimal solution by the above-described dynamic programming is calculated by the optimal solution calculating means 5 in accordance with the contour candidate processing target pixel and the Gaussian image on which the Gaussian filtering has been performed (S4). Since the optimal solution obtained by the optimal solution calculating means 5 is contour data, it is stored in the contour data storing means 8. Here, in the dynamic programming, data of each contour pixel obtained in advance and eight pixels around the contour pixel are extracted, and a predetermined evaluation function is evaluated for them, and the evaluation value of the entire contour model is minimized. Select a pixel. In this embodiment, the pixel interval of the contour candidate pixel is made variable, and the sampling scale (interval) of the pixel to be processed is made variable (variable neighborhood) as shown in FIG. For example, the pixel interval between the contour candidate pixels is twice σ, and the sampling scale is σ pixel, as shown in FIG. . Therefore, if σ in the Gaussian filter is 8.0, the contour candidate processing target pixel is determined so that the pixel interval becomes 16 pixels, and the data of σ pixels, that is, data of pixels separated by 8 pixels in this case, is sampled. It is assumed that each contour point can be moved.

【0040】そして、得られた最適解が、最終的な解か
否かを判定し(S5)、最終的な解でなかった場合に
は、S4に戻り得られた輪郭データを基にした探索をも
う一度行う。そして、この最終的な解が得られるまでこ
れを繰り返す。なお、最終的な解か否かは、得られた最
適解が前回のものと一致したか否かによって判定する。
次に、σが最終的なものか否かを判定し(S6)、最終
的なものでなかった場合にはσを更新し(S7)、S3
に戻る。そして、画像記憶手段6に記憶されている同一
フレームの画像データについての異なったσによるガウ
シアンフィルタリングを行い、そのデータに基づいた動
的計画法による最適解の算出を行う。そして、このσの
終了(この例ではσ=1)となるまでこれを繰り返す
(σ=8→4→2→1)。
Then, it is determined whether or not the obtained optimal solution is the final solution (S5). If the optimal solution is not the final solution, the process returns to S4 to perform a search based on the obtained contour data. Do it again. This is repeated until the final solution is obtained. Note that whether or not the solution is final is determined based on whether or not the obtained optimum solution matches the previous solution.
Next, it is determined whether or not σ is final (S6). If it is not final, σ is updated (S7) and S3
Return to Then, Gaussian filtering is performed on the image data of the same frame stored in the image storage unit 6 using different σ, and the optimal solution is calculated by the dynamic programming method based on the data. This is repeated until σ ends (σ = 1 in this example) (σ = 8 → 4 → 2 → 1).

【0041】このような処理によって、σ=8のフィル
タリング処理を行った場合には、輪郭候補画素の画素間
隔が平均して16画素以上の場合には処理対象とされる
画素数は減少し、かつ、動的計画法による移動範囲が8
画素離れた広い範囲となる。従って、そのガウシアン処
理画像データについては、最適解が得られるまでの時間
を短縮し、最適解の算出を高速化することができる。ま
た、ガウシアンフィルタのσの値が大きいということ
は、図4に模式的に示すように、ぼかしの程度が大きい
ことであり、もともと正確な輪郭抽出は行えない。従っ
て、上述のような移動範囲の大きい、概略的な輪郭抽出
が適している。そして、このような処理によれば、フィ
ルタリング処理により小さな変化が吸収されてしまうこ
とと、移動範囲が大きいことの2つの理由により、局所
的な評価値の低い場所(ローカルミニマム)に解がとど
まってしまうのを防止することができる。そして、ガウ
シアンフィルタによりぼかされた画像において不必要な
画素についての算出は行わず、処理効率を向上すること
ができる。
According to such processing, when the filtering processing of σ = 8 is performed, the number of pixels to be processed decreases when the pixel interval between the contour candidate pixels is 16 pixels or more on average. And the moving range by dynamic programming is 8
It is a wide range separated by pixels. Therefore, for the Gaussian-processed image data, the time required for obtaining the optimal solution can be reduced, and the calculation of the optimal solution can be accelerated. Further, a large value of σ of the Gaussian filter means that the degree of blur is large, as schematically shown in FIG. 4, and accurate contour extraction cannot be performed originally. Therefore, the rough outline extraction with a large moving range as described above is suitable. According to such processing, the solution stays in a place where the local evaluation value is low (local minimum) for two reasons, that a small change is absorbed by the filtering processing and that the moving range is large. Can be prevented. Then, unnecessary pixels in the image blurred by the Gaussian filter are not calculated, and the processing efficiency can be improved.

【0042】次に、本実施例の装置及び方法を心臓の短
軸方向超音波断層動画像に適用し、雑音を含む画像にお
ける非剛体物体の輪郭の抽出・追跡を行わせた場合の有
効性を示す結果の一例を図11、12を参照して説明す
る。
Next, the effectiveness when the apparatus and method of this embodiment are applied to a short-axis ultrasonic tomographic image of the heart to extract and track the contour of a non-rigid object in an image containing noise. An example of the result showing is described with reference to FIGS.

【0043】この場合の対象画像は、標準画像データベ
ースSIDBA,Vol. 701の3連の動画像の内、最初の
1連(レコード番号2〜37,データ名NM01〜NM
36,僧帽弁先端付近短軸断層像)の画像で、256×
256各点8ビットの濃淡画像36枚である.心臓の輪
郭抽出・追跡の手順は、基本的に実施例1と同じである
が、第1フレームでは、1次のスプラインと面積のエネ
ルギー項の符号を反転させた膨張型の輪郭モデルを採用
し、曲率レベルのエネルギー項は用いなかった。
The target image in this case is the first one of three moving images of the standard image database SIDBA, Vol. 701 (record numbers 2 to 37, data names NM01 to NM).
36, short axis tomogram near the mitral valve tip)
There are 36 grayscale images with 256 bits and 8 bits each. The procedure for extracting and tracking the contour of the heart is basically the same as that of the first embodiment. However, the first frame employs an expanded contour model in which the signs of the primary term spline and the area energy term are inverted. The energy terms at the curvature level were not used.

【0044】図11に示すように、画像NM01におい
て、内部に設定した初期位置から、エネルギー最小化に
より輪郭を抽出する。次に、図9に示すナメクジの実験
(実施例1の結果)と同様に、画像NM02以降につい
ては、それぞれの直前の画像の結果を初期位置として輪
郭を追跡する。この輪郭追跡の結果を表す画像NM01
からNM29までの奇数番号の画像が図12に示されて
いる。これらの結果から、このよう雑音を含む画像にお
いても、ほぼ正しく非剛体物体の輪郭を抽出・追跡で
き、医療診断において、定量的な診断データを得るため
に有効であることがわかる。
As shown in FIG. 11, in the image NM01, a contour is extracted from an initial position set inside by energy minimization. Next, as in the slug experiment shown in FIG. 9 (result of the first embodiment), the contours of the images NM02 and thereafter are traced using the results of the immediately preceding images as initial positions. Image NM01 representing the result of this contour tracking
The odd-numbered images from to NM29 are shown in FIG. From these results, it can be seen that the contour of the non-rigid object can be extracted and tracked almost correctly even in such an image including noise, and it is effective for obtaining quantitative diagnostic data in medical diagnosis.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
処理装置及びその方法によれば、ガウシアンフィルタに
おけるぼかしの程度を変更すると共に、この程度に応じ
て動的計画法における移動範囲を変更するため、評価関
数のローカルミニマムに最適解(輪郭モデル)が落着く
ことを防止すると共に、最適解を得るまでの時間を短縮
することができる。
As described above, according to the image processing apparatus and method of the present invention, the degree of blur in the Gaussian filter is changed, and the moving range in the dynamic programming is changed in accordance with the degree. Therefore, it is possible to prevent the optimal solution (contour model) from settling at the local minimum of the evaluation function, and to shorten the time required to obtain the optimal solution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る画像処理装置の全体構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the present embodiment.

【図3】動的計画法における移動範囲を説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a moving range in dynamic programming.

【図4】ガウシアンフィルタリングの説明図(1次元的
に示した場合)である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of Gaussian filtering (in a one-dimensional case).

【図5】可変近傍の場合の最適解が得られるまでの反復
回数を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the number of iterations until an optimal solution is obtained in the case of a variable neighborhood.

【図6】固定近傍の場合の最適解が得られるまでの反復
回数を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the number of iterations until an optimal solution is obtained in the case of a fixed neighborhood.

【図7】本実施例により得られた輪郭の例を示す説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a contour obtained according to the present embodiment.

【図8】σ=1(単一スケールでの処理)により得られ
た輪郭の例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a contour obtained by σ = 1 (processing on a single scale).

【図9】実施例1の装置と方法により、ナメクジの輪郭
抽出・追跡処理をした場合の収束結果を重畳表示した図
である。
FIG. 9 is a diagram in which a convergence result in a case where slug outline extraction / tracking processing is performed by the apparatus and method of the first embodiment is superimposed and displayed.

【図10】実施例2の動作を説明するためのフローチャ
ートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the second embodiment.

【図11】実施例2の装置及び方法を心臓の短軸方向超
音波断層動画像に適用した結果を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a result of applying the apparatus and method of the second embodiment to a short-axis ultrasonic tomographic moving image of the heart.

【図12】実施例2の装置及び方法を心臓の短軸方向超
音波断層動画像に適用した結果を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the result of applying the apparatus and method of Example 2 to a short-axis ultrasonic tomographic moving image of the heart.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画像入力手段 2 初期輪郭入力手段 3 表示手段 4 ガウシアンフィルタリング演算手段 5 最適解算出手段 6 画像記憶手段 7 ガウシアン画像記憶手段 8 輪郭データ記憶手段 9 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image input means 2 Initial contour input means 3 Display means 4 Gaussian filtering calculation means 5 Optimal solution calculation means 6 Image storage means 7 Gaussian image storage means 8 Contour data storage means 9 Control means

フロントページの続き 審査官 松浦 功 (56)参考文献 特開 平5−61977(JP,A) 特開 平3−190469(JP,A) 特開 昭60−243781(JP,A) 特開 昭60−243780(JP,A) 藤村外2名、”エネルギー最小化によ る変形可能な物体の動画像追跡”、第22 回画像工学コンファレンス論文集、1991 年12月、p.45−48 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 - 7/60 JICSTファイル(JOIS)Continuing from the front page Examiner Isao Matsuura (56) References JP-A-5-61977 (JP, A) JP-A-3-190469 (JP, A) JP-A-60-243781 (JP, A) JP-A-60 −243780 (JP, A) Fujimura et al., “Motion image tracking of deformable object by energy minimization”, Proceedings of the 22nd Conference on Image Engineering, December 1991, p. 45-48 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G06T 7/ 00-7/60 JICST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の画素データから構成される画像デ
ータを処理対象となる画素データをその画素の周辺の画
素データを考慮して処理すると共に、この周辺画素デー
タの考慮の程度が変更可能であるガウシアンフィルタ
と、 このガウシアンフィルタにより処理された画像データの
中から処理対象となる各輪郭候補画素(輪郭モデル)に
ついてその周辺の所定数の画素データを所定間隔でサン
プリングし、このサンプリングしたデータの内容を所定
の評価関数により評価し、動的計画法により輪郭モデル
をサンプリングした画素の中の最適点に移動することを
繰り返して最適解を得、画像中の物体の輪郭を抽出する
と共に、上記画素データサンプリングの間隔が変更可能
である最適解算出手段と、 上記ガウシアンフィルタの周辺画素データ考慮の程度を
変更すると共に、上記輪郭モデルの周辺の画素データの
サンプリング間隔を上記周辺画素データ考慮の程度に対
応して変更する制御手段と、 を有することを特徴とする画像処理装置。
An image data composed of a plurality of pixel data is processed in consideration of pixel data to be processed in consideration of pixel data around the pixel, and the degree of consideration of the peripheral pixel data can be changed. For a certain Gaussian filter, and for each contour candidate pixel (contour model) to be processed from the image data processed by the Gaussian filter, a predetermined number of surrounding pixel data are sampled at a predetermined interval. The content is evaluated by a predetermined evaluation function, the contour model is repeatedly moved to the optimal point in the sampled pixels by the dynamic programming method to obtain an optimal solution, and the contour of the object in the image is extracted. An optimal solution calculating means capable of changing a pixel data sampling interval; While changing the degree of the pixel data around the contour model
Control means for changing the sampling interval in accordance with the degree of consideration of the peripheral pixel data.
【請求項2】 複数の画素データから構成される画像デ
ータから輪郭を抽出する画像処理方法であって、 予め定められた初期輪郭データを輪郭モデルとする初期
データ入力工程と、 入力される画像データに対し、処理対象となる画素の周
辺の画素データを考慮してフィルタリング処理するフィ
ルタリング処理工程と、 このフィルタリング処理された画像データの中から処理
対象となる各輪郭候補画素(輪郭モデル)についてその
周辺の所定数の画素データを所定間隔でサンプリング
し、このサンプリングしたデータの内容を所定の評価関
数により評価し、動的計画法により輪郭モデルをサンプ
リングした画素の中の最適点に移動することを繰り返し
て最適解である輪郭データを得る最適解算出工程と、 この最適解算出工程によって得られた輪郭データによっ
て輪郭データを更新する輪郭データ更新工程と、 上記フィルタリング処理工程における周辺画素考慮の度
合いを小さく変更すると共に、上記最適解算出工程にお
けるデータサンプリングの間隔を小さく変更する条件変
更工程と、 を有し、 上記フィルタリング処理工程および最適解算出工程にお
ける条件を順次変更してフィルタリング処理、輪郭デー
タの算出を行い、最終的な輪郭抽出を行うことを特徴と
する画像処理方法。
2. An image processing method for extracting a contour from image data composed of a plurality of pixel data, comprising: an initial data input step of using predetermined initial contour data as a contour model; A filtering processing step of performing filtering processing in consideration of pixel data around a pixel to be processed; and for each contour candidate pixel (contour model) to be processed from the filtered image data, Sampling a predetermined number of pixel data at predetermined intervals, evaluating the contents of the sampled data by a predetermined evaluation function, and repeatedly moving the contour model to the optimum point among the pixels sampled by the dynamic programming method. Solution calculating step of obtaining contour data that is the optimum solution by using the optimum solution calculating step. A contour data updating step of updating contour data by contour data; and a condition changing step of changing the degree of consideration of peripheral pixels in the filtering processing step to be small and changing the data sampling interval in the optimum solution calculating step to be small. An image processing method comprising: sequentially changing conditions in the filtering processing step and the optimum solution calculating step, performing filtering processing, calculating contour data, and performing final contour extraction.
【請求項3】 複数の画素データから構成される画像デ
ータを処理対象となる画素データをその画素の周辺の画
素データを考慮して処理すると共に、この周辺画素デー
タの考慮の程度が変更可能であるガウシアンフィルタ
と、 このガウシアンフィルタにより処理された画像データの
中から処理対象となる輪郭候補画素(輪部モデル)を所
定の画素間隔を持つように決定すると共に、各輪郭候補
画素についてその周辺の所定数の画素データを所定間隔
でサンプリングし、このサンプリングしたデータの内容
を所定の評価関数により評価し、動的計画法により輪郭
モデルをサンプリングした画素の中の最適点に移動する
ことを繰り返して最適解を得、画像中の物体の輪郭を抽
出すると共に、上記画素データサンプリングの間隔が変
更可能である最適解算出手段と、 上記ガウシアンフィルタの周辺画素データ考慮の程度を
変更すると共に、上記輪郭モデルの周辺の画素データの
サンプリング間隔と輪郭候補画素の画素間隔とを上記周
辺画素データ考慮の程度に対応して変更する制御手段
と、 を有することを特徴とする画像処理装置。
3. An image data composed of a plurality of pixel data is processed in consideration of pixel data around the pixel in consideration of pixel data to be processed, and the degree of consideration of the peripheral pixel data can be changed. A contour candidate pixel (limb model) to be processed is determined from a certain Gaussian filter and image data processed by the Gaussian filter so as to have a predetermined pixel interval. A predetermined number of pixel data is sampled at predetermined intervals, the contents of the sampled data are evaluated by a predetermined evaluation function, and the contour model is repeatedly moved to the optimum point in the sampled pixels by the dynamic programming method. The optimal solution is obtained, the contour of the object in the image is extracted, and the pixel data sampling interval can be changed. A solution calculating means, thereby changing the degree of the peripheral pixel data considering the Gaussian filter, the pixel data around the contour model
Control means for changing a sampling interval and a pixel interval of a contour candidate pixel in accordance with the degree of consideration of the peripheral pixel data.
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