JP2000242799A - 構造領域検出装置と検出方法ならびにプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 時間的画質劣化の変動、並びに照明条件、撮
影環境の変化があっても、汎用的なエッジ、または輪郭
の検出、または抽出処理を実現できる構造領域検出装置
および検出方法を提供する。 【解決手段】 画像入力部１１と、画像色変換部１２
と、サブピクセルデータを切り出し、空間周波数スペク
トルデータヘ空間周波数変換する空間周波数変換部１３
と、画像フィルタパターンデータ格納部１４と、画像フ
ィルタパターンデータを用いて、空間周波数スペクトル
データの画像フィルタ処理を行う画像フィルタ処理部１
５と、画像フイルタ処理されたサブピクセルデータを生
成する空間周波数逆変換部１６と、画像格納部１７と、
サブピクセルデータをはめ込んでフィルタ画像を生成す
る画像生成部１８と、フィルタ画像の濃度を量子化して
エッジ検出画像を生成する濃度量子化部１９と、画像出
力部２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力装置等に
より取得した画像から、画像中の対象物の構造領域を画
像処理的に検出、または抽出する構造領域検出装置およ
び検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像のフィルタリングの方法
として、エッジ検出パターンを用いて画像中の対象物の
エッジ並びに輪郭等を検出、または抽出することが行わ
れていた。図９は従来例のＳｏｂｅｌフィルタを用いた
エッジ検出方法の手順を示す模式図である。原画像から
３×３画素のマスクを切り出してサブピクセルデータと
し、注目画素である中央の画素の近傍の画素の階調値に
水平方向と垂直方向のＳｏｂｅｌフィルタの係数を乗
じ、それぞれの２乗の和の平方根を用いてエッジ画像を
構成している。注目画素に近い画像の重みを大きくして
おり、画像中のエッジ成分がそれぞれ強調されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法に従
うと、ビデオ画像等のような時間変動的に付加される雑
音を含む低解像度の画像においては、対象物のエッジ、
または輪郭の検出、または抽出処理が、この時間変動的
な画質劣化に適応できず、対象物のエッジまたは輪郭で
はない部分をエッジ、または輪郭として、検出、または
抽出する場合がある。

【０００４】また、時間的画質劣化に加えて撮影状態等
の変化により、同一対象物のエッジ検出、または輪郭抽
出において、検出、または抽出結果に、差異があり、汎
用的なエッジ検出、または抽出処理ができない等の問題
があった。

【０００５】本発明の目的は、時間的画質劣化の変動、
並びに照明条件、撮影環境の変化があっても、汎用的な
エッジ、または輪郭の検出、または抽出処理を実現でき
る構造領域検出装置および検出方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の構造領域検出装
置は、画像入力装置で取得した画像データから、その画
像データ中の対象物の構造領域を画像処理的に検出する
構造領域検出装置であって、画像データからＭ×Ｎブロ
ックサイズ（ＭおよびＮは整数）にてサブピクセルデー
タを切り出し、そのサブピクセルデータをＭ×Ｎブロッ
クサイズの空間周波数スペクトルデータヘ空間周波数的
に変換処理する手段と、Ｍ×Ｎブロックサイズのサブピ
クセルデータ中の対象物のエッジを検出するためのＭ×
Ｎブロックサイズの空間周波数フィルタパターンデータ
と、Ｍ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペクトルデー
タと空間周波数スペクトルパターンデータとを用いて、
画像フィルタ処理を行う手段と、画像フィルタ処理され
たＭ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペクトルデータ
を、Ｍ×Ｎブロックサイズの画像フィルタ処理されたサ
ブピクセルデータヘ空間周波数的に逆変換し、Ｍ×Ｎブ
ロックサイズの画像フィルタ処理されたサブピクセルデ
ータの濃度値を、画像出力装置の出力有効範囲に適応し
た濃度値に量子化処理する手段とを備え、一連の画像フ
ィルタ処理がＭ×Ｎブロックサイズ単位で、逐次実行さ
れ、画像中の対象物のエッジおよび輪郭が検出される。

【０００７】対象物の時系列画像を取得する画像入力部
と、取得した画像から、空間周波数処理に適する画像に
色変換する画像色変換部と、色変換して得られた画像か
ら所定のＭ×Ｎブロック単位（ＭおよびＮは整数）でサ
ブピクセルデータを切り出し、空間周波数スペクトルデ
ータヘ空間周波数変換する空間周波数変換部と、所定の
Ｍ×Ｎブロックの画像フィルタパターンデータ画像を格
納する画像フィルタパターンデータ格納部と、画像フィ
ルタパターンデータを用いて、空間周波数スペクトルデ
ータの画像フィルタ処理を行い、画像フイルタ処理され
た空間周波数スペクトルデータを生成する画像フィルタ
処理部と、画像フイルタ処理された空間周波数スペクト
ルデータからＭ×Ｎブロックサイズの画像フイルタ処理
されたサブピクセルデータを生成する空間周波数逆変換
部と、生成された画像フイルタ処理されたＭ×Ｎブロッ
クサイズのサブピクセルデータを格納する画像格納部
と、格納された画像フイルタ処理されたＭ×Ｎブロック
サイズのサブピクセルデータをはめ込んで対象物のエッ
ジおよび輪郭を検出するためのフィルタ画像を生成する
画像生成部と、画像出力の際の有効な量子化ビット数に
適応してフィルタ画像の濃度を量子化して、対象物のエ
ッジおよび輪郭を検出したエッジ検出画像を生成する濃
度量子化部と、エッジ検出画像を出力する画像出力部
と、各部の処理を制御して実行させる制御部とを備えて
いることが好ましい。

【０００８】また、構造領域検出システムの制御プログ
ラムを記録した記録媒体を備えていてもよく、ブロック
サイズのＮがＭと等しく、そのブロックサイズがＭ×Ｍ
であり、ブロックサイズのＭは２のべき乗であることが
好ましい。

【０００９】本発明の構造領域検出方法は、画像入力装
置で取得した画像データから、その画像データ中の対象
物の構造領域を画像処理的に検出する構造領域検出方法
であって、画像データからＭ×Ｎブロックサイズ（Ｍお
よびＮは整数）にてサブピクセルデータを切り出し、そ
のサブピクセルデータをＭ×Ｎブロックサイズの空間周
波数スペクトルデータヘ空間周波数的に変換処理し、Ｍ
×Ｎブロックサイズのサブピクセルデータ中の対象物の
エッジを検出するためのＭ×Ｎブロックサイズの空間周
波数フィルタパターンデータを作成し、Ｍ×Ｎブロック
サイズの空間周波数スペクトルデータと、空間周波数ス
ペクトルパターンデータとを用いて、画像フィルタ処理
を行い、画像フィルタ処理されたＭ×Ｎブロックサイズ
の空間周波数スペクトルデータを、Ｍ×Ｎブロックサイ
ズの画像フィルタ処理されたサブピクセルデータヘ空間
周波数的に逆変換して格納し、一連の画像フィルタ処理
をＭ×Ｎブロックサイズ単位で、逐次実行し、格納され
たＭ×Ｎブロックサイズの画像フィルタ処理されたサブ
ピクセルデータの濃度値を画像出力装置の出力有効範囲
に適応した濃度値に量子化処理し、画像を再度生成し
て、対象物のエッジおよび輪郭を検出したエッジ検出画
像を出力する。

【００１０】外界から取得した対象物を撮像したＲＧＢ
画像を明度画像に色変換し、切り出すブロックの画素数
ＭおよびＮを設定するとともに、Ｍ×Ｎブロックサイズ
の画像フィルタパターンを生成し、Ｍの値を基に、画像
領域の水平方向にＭ画素分右方向に平行移動し、端部に
至ると、垂直方向にＮ画素分平行移動して左端に戻り、
逐次、画像領域からＭ×Ｎブロックサイズのサブピクセ
ルデータを切り出し、切り出し位置が画像領域の左右側
の端か下側の端であるかとの判別を行って、左右側の端
か下側の端の場合は所定の画像端処理を行い、切り出さ
れたＭ×Ｎブロックサイズのサブピクセルデータを、空
間周波数的に変換処理してＭ×Ｎブロックサイズの空間
周波数スペクトルデータを生成し、Ｍ×Ｎブロックサイ
ズの空間周波数スペクトルデータを、画像フィルタパタ
ーンデータとの間で画像フイルタ処理し、画像フィルタ
処理された空間周波数スペクトルデータを、空間周波数
的な逆変換により画像フィルタされたＭ×Ｎブロックサ
イズのサブピクセルデータに画像変換し、生成した画像
フィルタされたＭ×Ｎブロックサイズのサブピクセルデ
ータを暫定的なサブピクセルデータとして格納し、格納
されている暫定的なサブピクセルデータから疑似画像を
生成して濃度値探索を行い、実際の画像出力能力に適応
した量子化データに濃度変換し、画像を再度生成して、
対象物のエッジおよび輪郭を検出したエッジ検出画像を
出力することが好ましい。

【００１１】また、画像領域からＭ×Ｎブロックサイズ
のサブピクセルデータを切り出す処理において、次のサ
ブピクセルデータ切り出しの場合には、水平移動の場合
は画像領域の水平方向にｍ画素（ｍは整数で、ｍ＜Ｍ）
分平行移動し、垂直移動の場合は画像領域の垂直方向に
ｎ画素（ｎは整数、ｎ＜Ｎ）分平行移動してサブピクセ
ルデータを切り出し、画像フィルタ処理されたサブピク
セルデータとして生成する際には、空間周波数逆変換し
て求めたＭ×Ｎブロックの内のｍ×ｎブロックサイズの
画像フィルタ処理されたサブピクセルデータとして画像
生成し、逐次、これらの一連のブロック単位で画像フィ
ルタ処理を行てもよく、切り出されたＭ×Ｎブロックの
サブピクセルデータをＸ度（Ｘは回転角で０＜Ｘ＜３６
０）回転させ、回転したサブピクセルデータを画像フィ
ルタ処理し、画像フィルタ処理されたサブピクセルデー
タとして生成する際には、空間周波数逆変換して求めた
複数の回転したサブピクセルデータを逆回転させて初期
の位置に戻してから統合的に画像フイルタ処理されたサ
ブピクセルデータを生成してもよく、空間周波数領域に
おいて、画像フィルタ処理されたＭ×Ｎブロックサイズ
の空間周波数スペクトルデータをデシメーション処理し
てＭ’×Ｎ’ブロックサイズ（Ｍ’およびＮ’は整数、
Ｍ’＜Ｍ、Ｎ’＜Ｎ）の空間周波数スペクトルデータを
生成し、そのＭ’×Ｎ’ブロックサイズの空間周波数ス
ペクトルデータを、Ｍ’×Ｎ’ブロックサイズのサブピ
クセルデータに空間周波数逆変換処理し、一連の画像フ
ィルタ処理を逐次実行し、対象画像のエッジ、および輪
郭を検出した横Ｍ’／Ｍ倍、縦Ｎ’／Ｎ倍のエッジ検出
画像を生成してもよく、空間周波数領域において、画像
フィルタ処理されたＭ×Ｎブロックサイズの空間周波数
スペクトルデータをインタポレーション処理してＭ”×
Ｎ”ブロックサイズ（Ｍ”およびＮ”は整数、Ｍ”＞
Ｍ、Ｎ”＞Ｎ）の空間周波数スペクトルデータを生成
し、そのＭ”×Ｎ”ブロックサイズの空間周波数スペク
トルデータを、Ｍ”×Ｎ”ブロックサイズのサブピクセ
ルデータに空間周波数逆変換処理し、一連の画像フィル
タ処理を逐次実行し、対象画像のエッジ、および輪郭を
検出した横Ｍ”／Ｍ倍、縦Ｎ’／Ｎ倍のエッジ検出画像
を生成してもよい。

【００１２】ブロックサイズのＮはＭと等しく、そのブ
ロックサイズがＭ×Ｍであり、ブロックサイズのＭは２
のべき乗であることが好ましい。

【００１３】本発明は、時間的画質劣化の変動、並び
に、照明条件、撮影環境が変化する場合に顕著に現れる
空間周波数成分を抑制する画像フィルタパターンを用い
て、空間周波数領域において、対象物のエッジ、または
輪郭を検出、または抽出することを特徴とする。

【００１４】本発明の方法を利用することにより、ビデ
オ画像等の低解像度で、かつ、照明条件、または撮影環
境に影響する時間的画質劣化を含む画像に対して、高品
質な対象物のエッジ、または輪郭の検出、または抽出が
可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態の構造領域検出装置のブロック構成図である。こ
こで構造領域の検出とは特に限定を行わない場合は抽出
も含むものとする。図１に示すように、本発明の第１の
実施の形態の構造領域検出装置１は、画像入力部１１、
画像色変換部１２、空間周波数変換部１３、画像フィル
タパターンデータ格納部１４、画像フィルタ処理部１
５、空間周波数逆変換部１６、画像格納部１７、画像生
成部１８、濃度量子化部１９、画像出力部２０、並びに
制御部２１を備える。

【００１６】画像入力部１１では、撮影された外界にお
ける対象物の時系列画像等を取得し、画像色変換部１２
では、取得したＲＧＢ画像３１を、空間周波数処理に適
する画像、例えば、明度画像３２に色変換する。取得し
た画像が例えば明度画像であるような場合にはこの画像
色変換部１２は必要ない。空間周波数変換部１３では、
色変換して得た明度画像３２からＭ×Ｍブロック単位で
サブピクセルデータを切り出し、Ｍ×Ｍブロックサイズ
の空間周波数スペクトルデータ３３ヘ空間周波数変換す
る。

【００１７】画像フィルタ処理部１５では、画像フィル
タパターンデータ格納部１４に格納されている対象物の
エッジ等を検出するための画像フィルタパターンデータ
３４を用いて、Ｍ×Ｍブロックサイズの空間周波数スペ
クトルデータ３３の画像フィルタ処理を行い、空間周波
数逆変換部１６では、画像フィルタ処理された空間周波
数スペクトルデータ３５から画像フイルタ処理されたＭ
×Ｍブロックサイズのサブピクセルデータ３６を生成す
る。画像格納部１７では画像フイルタ処理されたＭ×Ｍ
ブロックサイズのサブピクセルデータ３６を格納し、画
像生成部１８では格納された画像フイルタ処理されたＭ
×Ｍブロックサイズのサブピクセルデータ３６をはめ込
んでフィルタ画像３７を生成する。濃度量子化部１９で
は、画像生成部１８で生成したフィルタ画像３７に画像
出力の際の有効な量子化ビット数に適応して濃度を量子
化する。画像出力部２０では、量子化され対象物のエッ
ジ等が検出されたエッジ検出画像３８を出力し、制御部
２１では各部の処理を制御して実行させる。

【００１８】図２は、本発明の第１の実施の形態の構造
領域検出方法の処理フローチャートである。図１および
図２をもとに、本発明の第１の実施の形態の構造領域検
出方法を説明する。以下では、図１におけるＭ×Ｍブロ
ックサイズのＭ値を限定しないで説明するが、具体的な
実施例としてはＭ＝４として説明する。ブロックサイズ
はＭ×Ｍに限定されるものではなくＭ×Ｎでもよいが、
Ｍ×Ｍとすることによって空間周波数領域への変換に離
散的コサイン変換を容易に用いることができるのでここ
ではＭ×Ｍブロックサイズとして説明する。また、Ｍは
２のべき乗とすることによって高速アルゴリズムを利用
でき演算効率の向上が図れるので実施例では４×４とし
た。

【００１９】本発明の特徴でもある空間周波数変換と空
間周波数逆変換については、空間周波数変換に２次元離
散的コサイン変換（以下、２次元ＤＣＴと略称する）
を、空間周波数逆変換に２次元離散的コサイン逆変換
（以下、２次元ＩＤＣＴと略称する）を用いた場合につ
いて説明するが、これに限定されるものでなく２次元フ
ーリエ変換、２次元ウエーブレット変換等の２次元直交
関数系を用いてもよい。

【００２０】まず、処理を開始すると（Ｓ１１），画像
入力部１１において、外界から対象物を撮像したＲＧＢ
画像３１を取得する（Ｓ１２）。このＲＧＢ画像３１
は、一旦、画像色変換部１２で明度画像に色変換される
（Ｓ１３）。この明度画像が空間周波数処理される対象
画像となるので、以降、単に画像と称する。次に、特定
のブロックサイズとして、画素数Ｍが与えられると（Ｓ
１４）、このＭの値を基に、画像領域の水平方向にＭ画
素分右方向に平行移動し、端部に至ると、垂直方向にＭ
画素分平行移動して左端に戻り、逐次画像領域からＭ×
Ｍブロックサイズのサブピクセルデータを切り出す処理
に入り、切り出し位置が逐次選定されるが（Ｓ１５）、
このとき、現在選定されている位置で原画像からＭ×Ｍ
ブロックサイズのサブピクセルデータを引き続き切り出
せるかの判別を条件１にて実行する（Ｓ１６）。この判
別結果はステップＳ２７でも使用される。この判定は原
画像からのＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデータ
の切り出しが完了したか否かを判定するもので、具体的
には最下端でＭ×Ｍブロックサイズを満たすサブピクセ
ルデータが存在するかで判定する。

【００２１】切り出せない場合は（Ｓ１６Ｎｏ）、原画
像の切り出し処理は終了したのでステップＳ３３に移行
し画像出力の終了（Ｓ３２）を待ち、切り出せる場合は
（Ｓ１６Ｙｅｓ）、画像の左右側の端か下側の端である
かとの条件２の判別処理を行う（Ｓ１７）。

【００２２】条件２（Ｓ１７）では、切り出す位置が左
右側の端か下側の端であるかの判別を実行している。こ
こで、左右側の端か下側の端である場合は（Ｓ１５Ｙｅ
ｓ）、左右端か下端かを判断し（Ｓ２３）、左右端で
（Ｓ２３Ｎｏ）、画像の左端である場合には切り出し位
置を数ピクセル分を右にスキップしてステップＳ１７に
戻りその位置のブロックサイズを切り出すとともに、ス
キップした領域については、特定の値として画像格納部
１７に送り自動的に埋める画像両端処理を行い、画像の
右端である場合はサブピクセルデータがＭ×Ｍブロック
サイズを埋める位置まで切り出し位置を左側に移動して
ステップＳ１７に戻りその位置のブロックサイズを切り
出す画像両端処理を行い（Ｓ２４）、画像の下端である
場合は（Ｓ２３Ｙｅｓ）、サブピクセルデータがＭ×Ｍ
ブロックサイズを埋める位置まで切り出し位置を上方に
移動して（Ｓ２５）、ステップＳ１７に戻って処理を繰
り返す。ここで、条件２を満足しない場合は（Ｓ１５Ｎ
ｏ）、４×４ブロックサイズ分のサブピクセルデータと
して切り出す（Ｓ１８）。

【００２３】一方、Ｍ値が与えられた時点で、Ｍ×Ｍブ
ロックサイズの画像フィルタパターンを生成して（Ｓ２
０）、画像フィルタパターンデータ格納部１４に格納す
る。これは、画像フィルタ処理時に用いられるパターン
データであり、対象物のエッジ線や輪郭線を検出すため
のマトリックスデータである。図３（ａ）、（ｂ）は４
×４ブロックサイズの画像フィルタパターンの二つの例
である。このパターンは、高周波成分を抑制するように
設計されており、これにより、時間的に変動する画質劣
化について、ロバストなエッジ検出処理が実現できる。
なお画像フィルタパターンは予め予想されるＭの数値や
条件に対応して作成され、画像フィルタパターンデータ
格納部１４に格納されていてもよい。

【００２４】ステップ１８で空間周波数変換部１３によ
り切り出されたＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデ
ータは、空間周波数変換部１３で２次元ＤＣＴ処理され
（Ｓ１９）、Ｍ×Ｍブロックサイズの空間周波数スペク
トルデータ３３を生成する（Ｓ１９）。この空間周波数
スペクトルデータ３３は、画像フィルタ処理部１５にお
いて、先の画像フィルタパターンデータ３４との間で各
マトリックス要素の係数同士が乗算されて、画像フイル
タ処理され（Ｓ２１）、画像フィルタ処理された空間周
波数スペクトルデータは、空間周波数逆変換部１６にお
いて２次元ＩＤＣＴ処理によって、画像フィルタしたＭ
×Ｍブロックサイズのサブピクセルデータ３６に画像変
換され（Ｓ２２）、Ｍ×Ｍブロックサイズの暫定的なサ
ブピクセルデータとして、画像格納部１７に格納される
（Ｓ２６）。ここで条件１に適合したかを確認し（Ｓ２
７）、原画像からＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセル
データが切り出し可能であれば（Ｓ２７Ｙｅｓ）、ステ
ップＳ１５に戻って切り出し位置を次に進めて切り出し
処理を継続する。このような一連の画像フィルタ処理
は、Ｍ×Ｍブロックサイズ単位で逐次処理され、Ｍ×Ｍ
ブロックサイズ単位で暫定的なフィルタ画像が生成され
る。

【００２５】ステップ２７でＭ×Ｍブロックサイズのサ
ブピクセルデータが切り出し不可能であれば（Ｓ２７Ｎ
ｏ）、原画像からの切り出しが終了したので、画像生成
部１８で画像格納部１７に格納されているＭ×Ｍブロッ
クサイズの暫定的なサブピクセルデータから疑似のフイ
ルタ画像３７を生成し（Ｓ２８）、濃度量子化部１９で
濃度値探索を行う（Ｓ２９）。これは、暫定的にバッフ
ァリングした画像データについて、濃度値の最大値（Ｄ
_max ）、並びに、最小値（Ｄ_min ）を探索する処理であ
る。この処理により画像フイルタ処理された画像３７の
ダイナミックレンジを把握し、図４の濃度量子化の説明
図に示すような実際の画像出力能力に適応した量子化デ
ータ（０〜２５５）に濃度変換して（Ｓ３０）、画像を
再度生成し（Ｓ３１）、画像出力部２０にて、対象物の
エッジ、または輪郭が検出されたエッジ検出画像３８を
出力して（Ｓ３２）、処理を終了する（Ｓ３４）。

【００２６】次に本発明の第２の実施の形態の構造領域
検出装置について説明する。図５は本発明の第２の実施
の形態の構造領域検出装置の特徴であるＭ×Ｍブロック
サイズのサブピクセルデータの切り出し方法を説明する
模式図である。

【００２７】本発明の第２の実施の形態の構造領域検出
装置はサブピクセルデータの切り出し方法と格納方法を
除いては図１〜図４を参照して説明した第１の実施の形
態の構造領域検出方法と同じなので、同じ部分の説明は
省略し、相違点についてのみ説明する。

【００２８】本実施の形態では、切り出しサイズＭ値を
入力し、画像領域からＭ×Ｍブロックサイズのサブピク
セルデータを切り出す際に１つ前に切り出したＭ×Ｍ領
域の位置からＸ方向にｍ量分（ｍ＜Ｍ）だけスライドさ
せて切り出す。なお、画像切り出しを行っている内に、
Ｙ方向への遷移を伴う場合（画像の右端にきて、次の画
像行へ遷移する場合）には、それまでに切り出しを行っ
ていた領域部分からＹ方向にｎ量分（ｎ＜Ｍ）だけスラ
イドして、画像切り出しを再開する。即ち第１の実施の
形態ではスライド量が水平垂直ともＭ量であったものを
水平方向にはｍ量、垂直方向にはｎ量とする。これによ
ってＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデータには重
複部分が生ずる。

【００２９】切り出されたＭ×Ｍブロックサイズのサブ
ピクセルデータは、逐次空間周波数変換部１３で２次元
ＤＣＴ処理され、生成したＭ×Ｍブロックサイズの空間
周波数スペクトルデータ３３は、画像フィルタ処理部１
５において、先の画像フィルタパターンデータ３４との
間で画像フイルタ処理されて、画像フィルタ処理された
空間周波数スペクトルデータは、２次元ＩＤＣＴ処理に
より、画像フィルタ処理されたサブピクセルデータ３６
に画像変換され、Ｍ×Ｍブロックサイズの暫定的なサブ
ピクセルデータとして、画像格納部１７に格納される。

【００３０】画像フィルタ処理されたサブピクセルデー
タを疑似的画像としてバッファリングしていく場合に
は、Ｘ方向にｍ量、Ｙ方向にｎ量だけスライドして格納
するか、または、画像フィルタ処理されたサブピクセル
データについて、それぞれＸ方向にｍ量、Ｙ方向にｎ量
分のみを切り取って生成した画像として画像メモリに格
納する。前者の場合は重複した画像となり、後者の場合
は画像は重複しない。

【００３１】第１の実施の形態の処理方法では条件によ
りブロック歪みを生ずることがあるが、この方式によっ
て画像フィルタ処理された画像においてはブロック歪み
等を抑制した高品質な画像フイルタ処理画像を生成する
ことができる。

【００３２】次に本発明の第３の実施の形態の構造領域
検出装置について説明する。図６は本発明の第３の実施
の形態の構造領域検出装置の特徴であるＭ×Ｍブロック
サイズのサブピクセルデータの回転処理方法を説明する
模式図である。

【００３３】本発明の第３の実施の形態の構造領域検出
装置はサブピクセルデータの切り出し後と格納前の処理
方法を除いては図１〜図４を参照して説明した第１の実
施の形態の構造領域検出方法と同じなので、同じ部分の
説明は省略し、相違点についてのみ説明する。

【００３４】本実施の形態では、画像領域からＭ×Ｍブ
ロックサイズのサブピクセルデータを切り出し、画像フ
ィルタ処理のために２次元ＤＣＴ処理を行う前に、Ｍ×
Ｍブロックを９０度分だけ反時計回りに回転したサブピ
クセルデータ、および１８０度分だけ反時計回りに回転
したサブピクセルデータ、および２７０度分だけ反時計
回りに回転したサブピクセルデータを用意し、各々画像
フィルタ処理した複数の画像を生成する。

【００３５】画像フィルタ処理の行われたそれぞれ空間
周波数スペクトルデータに２次元ＩＤＣＴ処理を行った
後、それぞれを逆方向に元の位置まで回転させて重ねあ
わせ、画像フイルタ処理されたＭ×Ｍブロックサイズの
合成サブピクセルデータとして画像格納部１７に格納す
る。

【００３６】単一の方向からの処理のみでは方向性に基
づく特性の違い、例えば黒から白への変化はよく検出で
きるが白から黒への変化は検出されにくいといった特性
の違いがあるが、回転させて検出することで同じエッジ
や輪郭を異なった方向から処理することができるので検
出の精度または検出能力を高めることができる。このこ
とにより、単一のＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセル
データのみによる画像フィルタ処理より、高品質なエッ
ジ、または輪郭の検出、または抽出を可能とする。

【００３７】なお、本実施例の説明では４種類の回転角
の合成としたがこれに限られるものではなく例えば正常
と１８０°回転の２種類でもよい。また図６では２次元
ＤＣＴと、画像フイルタ処理と、２次元ＩＤＣＴ処理が
空間的に４組示されているが実際の処理は時系列的に行
われる。

【００３８】次に本発明の第４の実施の形態の構造領域
検出装置について説明する。図７は本発明の第４の実施
の形態の構造領域検出装置の特徴であるＭ×Ｍブロック
サイズのサブピクセルデータの解像度変換処理方法を説
明する模式図である。

【００３９】本発明の第４の実施の形態の構造領域検出
装置はサブピクセルデータの格納前の処理方法を除いて
は図１〜図４を参照して説明した第１の実施の形態の構
造領域検出方法と同じなので、同じ部分の説明は省略
し、相違点についてのみ説明する。

【００４０】本実施の形態では、画像領域からサブピク
セルデータとしてＭ×Ｍブロックサイズ分を切り出し、
画像フィルタ処理された後に、Ｍ’×Ｍ’（Ｍ’＜Ｍ）
ブロックサイズ分だけ活用（デシメーション処理）し、
２次元ＩＤＣＴ処理により画像フィルタ処理されたサブ
ピクセルデータとして生成する。この処理を、逐次、実
行することにより、最終的に、縦、横方向に、それぞれ
Ｍ’／Ｍ倍の高品質な解像度変換した縮小画像を得るこ
とができる。

【００４１】また、画像領域からサブピクセルデータと
してＭ×Ｍブロックサイズ分を切り出し、画像フィルタ
処理された後に、Ｍ×Ｍブロック領域より大きめのＭ”
×Ｍ”（Ｍ”＞Ｍ）ブロック領域を用意し、低周波成分
から順番にＭ×Ｍブロックデータをコピーし、残りの部
分は、空白補間してＭ”×Ｍ”ブロックサイズのスペク
トルデータを用いて（インターボレーション処理）、２
次元ＩＤＣＴ処理により画像フィルタ処理されたサブピ
クセルデータとして生成する。この処理を、逐次、実行
することにより、最終的に、縦、横方向に、それぞれ
Ｍ”／Ｍ倍の高品質な解像度変換した拡大画像を得るこ
とができる。

【００４２】次に、本発明の第５の実施の形態の構造領
域検出装置と検出方法について図１および図８を参照し
て説明する。図８は本発明の第５の実施の形態の構造領
域検出装置の模式的ブロック構成図である。

【００４３】図８は、本発明の構造領域検出装置１を、
装置を構成するコンピュータとして示したものであり、
コンピュータはモデム、キーボード、ポインティングデ
バイス等の入力装置２、モデム、プリンタ、ディスプレ
イ等の出力部装置３、記憶装置４、データ処理装置５お
よび記録媒体６を備える。

【００４４】入力装置２には第１の実施の形態で説明し
た画像入力部１１が含まれ、出力装置３には画像出力部
２０が含まれ、記憶装置４には画像フィルタパターンデ
ータ格納部１４、画像格納部１７が含まれ、データ処理
装置５には画像色変換部１２、空間周波数変換部１３、
画像フィルタ処理部１５、空間周波数逆変換部１６、画
像生成部１８、濃度量子化部１９、並びに制御部２１が
含まれる。

【００４５】記録媒体６には各部の動作を制御できる本
発明の構造領域検出システム制御プログラムが記録され
ており、ＦＤ，ＣＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が用いら
れる。

【００４６】構造領域検出装置の構成や構造領域検出方
法は第１の実施の形態と同じなので説明を省略する。

【００４７】入力した画像を空間周波数変換して空間周
波数スペクトルデータとして画像フイルタ処理を行い、
空間周波数逆変換によりサブピクセルデータに戻し濃度
量子化を行ってエッジ検出画像として出力するための制
御プログラムは、記録媒体６から制御部２１に読み込ま
れデータ処理装置５の動作を制御する。データ処理装置
５は制御プログラムの制御により以下の処理を実行す
る。

【００４８】即ち、外界から取得した対象物を撮像した
ＲＧＢ画像３１を明度画像に色変換する処理と、画素数
Ｍを付与するとともに、Ｍ×Ｍブロックサイズの画像フ
ィルタパターン３４を生成する処理と、Ｍの値を基に、
画像領域の水平方向にＭ画素分右方向に平行移動し、端
部に至ると、垂直方向にＭ画素分平行移動して左端に戻
り、逐次画像領域からＭ×Ｍブロックサイズのサブピク
セルデータを切り出す処理と、現在選定されている位置
で原画像からＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデー
タを引き続き切り出せるかの判別を行う処理と、画像の
左右側の端か下側の端であるかとの判別を行い、左右側
の端か下側の端の場合画像端処理を行う処理と、切り出
されたＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデータを、
２次元ＤＣＴ処理してＭ×Ｍブロックサイズの空間周波
数スペクトルデータ３５を生成する処理と、空間周波数
スペクトルデータ３３を、画像フィルタパターンデータ
３４との間で画像フイルタ処理する処理と、画像フィル
タ処理された空間周波数スペクトルデータ３５を２次元
ＩＤＣＴ処理により、画像フィルタ処理されたサブピク
セルデータ３６に画像変換する処理と、生成した画像フ
ィルタ処理されたサブピクセルデータ３６をＭ×Ｍブロ
ックサイズの暫定的なサブピクセルデータとして格納す
る処理と、格納されているＭ×Ｍブロックサイズの暫定
的なサブピクセルデータから疑似的なフイルタ画像３７
を生成して濃度値探索を行い、実際の画像出力能力に適
応した量子化データに濃度変換する処理と、画像を再度
生成して、対象物のエッジ、または輪郭が検出されたエ
ッジ検出画像３８を出力する処理とを実行する。

【００４９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、時間的画質劣化の変動、並びに照明条件、撮影環境
が変化する場合に顕著に現れる空間周波数成分を抑制す
る画像フィルタパターンを用いて、空間周波数領域にお
いて、対象物のエッジ、または輪郭を検出、または抽出
するので、時間的に変動するような画質劣化を含む画像
に対して、対象物のエッジ、または輪郭線を高品質に検
出、または抽出することが可能という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構造領域検出装置
のブロック構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の構造領域検出方法
の処理フローチャートである。

【図３】４×４ブロックサイズの画像フィルタパターン
の二つの例である。（ａ）はその１例である。（ｂ）は
他の１例である。

【図４】フイルタ画像の濃度量子化の説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の構造領域検出装置
の特徴であるＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデー
タの切り出し方法を説明する模式図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の構造領域検出装置
の特徴であるＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデー
タの回転処理方法を説明する模式図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態の構造領域検出装置
の特徴であるＭ×Ｍブロックサイズのサブピクセルデー
タの解像度変換処理方法を説明する模式図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態の構造領域検出装置
の模式的ブロック構成図である。

【図９】従来例のＳｏｂｅｌフィルタを用いたエッジ検
出方法の手順を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 構造領域検出装置 ２ 入力装置 ３ 出力装置 ４ 記憶装置 ５ データ処理装置 ６ 記録媒体 １１ 画像入力部 １２ 画像色変換部 １３ 空間周波数変換部 １４ 画像フィルタパターンデータ格納部 １５ 画像フィルタ処理部 １６ 空間周波数逆変換部 １７ 画像格納部 １８ 画像生成部 １９ 濃度量子化部 ２０ 画像出力部 ２１ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀口 賞一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 植本 尚子 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 杉村 利明 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5L096 AA02 DA01 EA21 FA06 FA26 GA19 GA41 GA55 9A001 BB06 EE02 EE05 FF01 HH23 HH24 HH31 KK37

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像入力装置で取得した画像データか
   ら、該画像データ中の対象物の構造領域を画像処理的に
   検出する構造領域検出装置であって、 前記画像データからＭ×Ｎブロックサイズ（ＭおよびＮ
   は整数）にてサブピクセルデータを切り出し、該サブピ
   クセルデータをＭ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペ
   クトルデータヘ空間周波数的に変換処理する手段と、 前記Ｍ×Ｎブロックサイズのサブピクセルデータ中の対
   象物のエッジを検出するためのＭ×Ｎブロックサイズの
   空間周波数フィルタパターンデータと、 前記Ｍ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペクトルデー
   タと前記空間周波数スペクトルパターンデータとを用い
   て、画像フィルタ処理を行う手段と、 前記画像フィルタ処理されたＭ×Ｎブロックサイズの空
   間周波数スペクトルデータを、Ｍ×Ｎブロックサイズの
   画像フィルタ処理されたサブピクセルデータヘ空間周波
   数的に逆変換し、前記Ｍ×Ｎブロックサイズの画像フィ
   ルタ処理されたサブピクセルデータの濃度値を、画像出
   力装置の出力有効範囲に適応した濃度値に量子化処理す
   る手段とを備え、 前記一連の画像フィルタ処理がＭ×Ｎブロックサイズ単
   位で、逐次実行され、画像中の対象物のエッジおよび輪
   郭が検出されることを特徴とする構造領域検出装置。
2. 【請求項２】 対象物の時系列画像を取得する画像入力
   部と、 取得した前記画像から、空間周波数処理に適する画像に
   色変換する画像色変換部と、 色変換して得られた前記画像から所定のＭ×Ｎブロック
   単位（ＭおよびＮは整数）でサブピクセルデータを切り
   出し、空間周波数スペクトルデータヘ空間周波数変換す
   る空間周波数変換部と、 所定のＭ×Ｎブロックの画像フィルタパターンデータ画
   像を格納する画像フィルタパターンデータ格納部と、 前記画像フィルタパターンデータを用いて、前記空間周
   波数スペクトルデータの画像フィルタ処理を行い、画像
   フイルタ処理された空間周波数スペクトルデータを生成
   する画像フィルタ処理部と、 前記画像フイルタ処理された空間周波数スペクトルデー
   タからＭ×Ｎブロックサイズの画像フイルタ処理された
   サブピクセルデータを生成する空間周波数逆変換部と、 生成された前記画像フイルタ処理されたＭ×Ｎブロック
   サイズのサブピクセルデータを格納する画像格納部と、 格納された前記画像フイルタ処理されたＭ×Ｎブロック
   サイズのサブピクセルデータをはめ込んで前記対象物の
   エッジおよび輪郭を検出するためのフィルタ画像を生成
   する画像生成部と、 画像出力の際の有効な量子化ビット数に適応して前記フ
   ィルタ画像の濃度を量子化して、対象物のエッジおよび
   輪郭を検出したエッジ検出画像を生成する濃度量子化部
   と、 前記エッジ検出画像を出力する画像出力部と、 前記各部の処理を制御して実行させる制御部とを備えた
   請求項１に記載の構造領域検出装置。
3. 【請求項３】 記録媒体を備え、前記制御部の動作は、
   記録媒体に記録された構造領域検出システムの制御プロ
   グラムにより制御でき、構造領域検出システムの制御プ
   ログラムは、入力した画像を空間周波数変換して空間周
   波数スペクトルデータとして画像フイルタ処理を行い、
   空間周波数逆変換によりサブピクセルデータに戻し濃度
   量子化を行ってエッジ検出画像として出力するための制
   御プログラムである、請求項２に記載の構造領域検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記ブロックサイズのＮはＭと等しく、
   該ブロックサイズがＭ×Ｍである、請求項１または２に
   記載の構造領域検出装置。
5. 【請求項５】 前記ブロックサイズのＭは２のべき乗で
   ある請求項４に記載の構造領域検出装置。
6. 【請求項６】 画像入力装置で取得した画像データか
   ら、該画像データ中の対象物の構造領域を画像処理的に
   検出する構造領域検出方法であって、 前記画像データからＭ×Ｎブロックサイズ（ＭおよびＮ
   は整数）にてサブピクセルデータを切り出し、該サブピ
   クセルデータをＭ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペ
   クトルデータヘ空間周波数的に変換処理し、 前記Ｍ×Ｎブロックサイズのサブピクセルデータ中の対
   象物のエッジを検出するためのＭ×Ｎブロックサイズの
   空間周波数フィルタパターンデータを作成し、 前記Ｍ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペクトルデー
   タと、前記空間周波数スペクトルパターンデータとを用
   いて、画像フィルタ処理を行い、 前記画像フィルタ処理されたＭ×Ｎブロックサイズの空
   間周波数スペクトルデータを、Ｍ×Ｎブロックサイズの
   画像フィルタ処理されたサブピクセルデータヘ空間周波
   数的に逆変換して格納し、 前記一連の画像フィルタ処理をＭ×Ｎブロックサイズ単
   位で、逐次実行し、 格納された前記Ｍ×Ｎブロックサイズの画像フィルタ処
   理されたサブピクセルデータの濃度値を画像出力装置の
   出力有効範囲に適応した濃度値に量子化処理し、 画像を再度生成して、対象物のエッジおよび輪郭を検出
   したエッジ検出画像を出力することを特徴とする構造領
   域検出方法。
7. 【請求項７】 外界から取得した対象物を撮像したＲＧ
   Ｂ画像を明度画像に色変換し、 切り出すブロックの画素数ＭおよびＮを設定するととも
   に、Ｍ×Ｎブロックサイズの画像フィルタパターンを生
   成し、 Ｍの値を基に、画像領域の水平方向にＭ画素分右方向に
   平行移動し、端部に至ると、垂直方向にＮ画素分平行移
   動して左端に戻り、逐次、前記画像領域からＭ×Ｎブロ
   ックサイズのサブピクセルデータを切り出し、 切り出し位置が前記画像領域の左右側の端か下側の端で
   あるかとの判別を行って、左右側の端か下側の端の場合
   は所定の画像端処理を行い、 切り出された前記Ｍ×Ｎブロックサイズのサブピクセル
   データを、空間周波数的に変換処理してＭ×Ｎブロック
   サイズの空間周波数スペクトルデータを生成し、 前記Ｍ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペクトルデー
   タを、前記画像フィルタパターンデータとの間で画像フ
   イルタ処理し、 画像フィルタ処理された空間周波数スペクトルデータ
   を、空間周波数的な逆変換処理により画像フィルタされ
   たＭ×Ｎブロックサイズのサブピクセルデータに画像変
   換し、 生成した前記画像フィルタされたＭ×Ｎブロックサイズ
   のサブピクセルデータを暫定的なサブピクセルデータと
   して格納し、 格納されている前記暫定的なサブピクセルデータから疑
   似画像を生成して濃度値探索を行い、実際の画像出力能
   力に適応した量子化データに濃度変換し、 画像を再度生成して、対象物のエッジおよび輪郭を検出
   したエッジ検出画像を出力する請求項６に記載の構造領
   域検出方法。
8. 【請求項８】 前記画像領域から前記Ｍ×Ｎブロックサ
   イズのサブピクセルデータを切り出す処理において、次
   のサブピクセルデータ切り出しの場合には、水平移動の
   場合は画像領域の水平方向にｍ画素（ｍは整数で、ｍ＜
   Ｍ）分平行移動し、垂直移動の場合は画像領域の垂直方
   向にｎ画素（ｎは整数、ｎ＜Ｎ）分平行移動してサブピ
   クセルデータを切り出し、 前記画像フィルタ処理されたサブピクセルデータとして
   生成する際には、空間周波数逆変換して求めたＭ×Ｎブ
   ロックの内のｍ×ｎブロックサイズの画像フィルタ処理
   されたサブピクセルデータとして画像生成し、逐次、こ
   れらの一連のブロック単位で画像フィルタ処理を行う請
   求項６に記載の構造領域検出方法。
9. 【請求項９】 前記画像領域から前記Ｍ×Ｎブロックサ
   イズのサブピクセルデータを切り出す処理において、切
   り出された前記Ｍ×Ｎブロックのサブピクセルデータを
   Ｘ度（Ｘは回転角で０＜Ｘ＜３６０）回転させ、回転し
   たサブピクセルデータを画像フィルタ処理し、 前記画像フィルタ処理されたサブピクセルデータとして
   生成する際には、空間周波数逆変換して求めた複数の回
   転したサブピクセルデータを逆回転させて初期の位置に
   戻してから統合的に前記画像フイルタ処理されたサブピ
   クセルデータを生成する請求項６に記載の構造領域検出
   方法。
10. 【請求項１０】 空間周波数領域において、前記画像フ
    ィルタ処理された前記Ｍ×Ｎブロックサイズの空間周波
    数スペクトルデータをデシメーション処理してＭ’×
    Ｎ’ブロックサイズ（Ｍ’およびＮ’は整数、Ｍ’＜
    Ｍ、Ｎ’＜Ｎ）の空間周波数スペクトルデータを生成
    し、該Ｍ’×Ｎ’ブロックサイズの空間周波数スペクト
    ルデータを、Ｍ’×Ｎ’ブロックサイズのサブピクセル
    データに空間周波数逆変換処理し、一連の画像フィルタ
    処理を逐次実行し、対象画像のエッジ、および輪郭を検
    出した横Ｍ’／Ｍ倍、縦Ｎ’／Ｎ倍の前記エッジ検出画
    像を生成する請求項６に記載の構造領域検出方法。
11. 【請求項１１】 空間周波数領域において、前記画像フ
    ィルタ処理されたＭ×Ｎブロックサイズの空間周波数ス
    ペクトルデータをインタポレーション処理してＭ”×
    Ｎ”ブロックサイズ（Ｍ”およびＮ”は整数、Ｍ”＞
    Ｍ、Ｎ”＞Ｎ）の空間周波数スペクトルデータを生成
    し、該Ｍ”×Ｎ”ブロックサイズの空間周波数スペクト
    ルデータを、Ｍ”×Ｎ”ブロックサイズのサブピクセル
    データに空間周波数逆変換処理し、一連の画像フィルタ
    処理を逐次実行し、対象画像のエッジ、および輪郭を検
    出した横Ｍ”／Ｍ倍、縦Ｎ’／Ｎ倍のエッジ検出画像を
    生成する請求項６に記載の構造領域検出方法。
12. 【請求項１２】 前記ブロックサイズのＮはＭと等し
    く、該ブロックサイズがＭ×Ｍである、請求項６から請
    求項１１のいずれか１項に記載の構造領域検出方法。
13. 【請求項１３】 前記ブロックサイズのＭは２のべき乗
    である請求項１２に記載の構造領域検出方法。
14. 【請求項１４】 入力した画像を空間周波数変換して空
    間周波数スペクトルデータとして画像フイルタ処理を行
    い、空間周波数逆変換によりサブピクセルデータに戻し
    濃度量子化を行ってエッジ検出画像として出力するため
    の構造領域検出システムの制御プログラムを記録した記
    録媒体であって、 切り出すブロックの画素数ＭおよびＮを設定するととも
    に、Ｍ×Ｎブロックサイズの画像フィルタパターンを生
    成する手順と、 画像領域の水平方向にＭ画素分右方向に平行移動し、端
    部に至ると、垂直方向にＮ画素分平行移動して左端に戻
    り、逐次、前記画像領域からＭ×Ｎブロックサイズのサ
    ブピクセルデータを切り出す手順と、 切り出し位置が前記画像領域の左右側の端か下側の端で
    あるかとの判別を行って、左右側の端か下側の端の場合
    は所定の画像端処理を行う手順と、 切り出された前記Ｍ×Ｎブロックサイズのサブピクセル
    データを、空間周波数的に変換処理してＭ×Ｎブロック
    サイズの空間周波数スペクトルデータを生成する手順
    と、 前記Ｍ×Ｎブロックサイズの空間周波数スペクトルデー
    タを、前記画像フィルタパターンデータとの間で画像フ
    イルタ処理する手順と、 画像フィルタ処理された空間周波数スペクトルデータを
    空間周波数的な逆変換処理により、画像フィルタされた
    サブピクセルデータに画像変換する手順と、 生成した前記画像フィルタされたサブピクセルデータを
    Ｍ×Ｎブロックサイズの暫定的なサブピクセルデータと
    して格納する手順と、 格納されているＭ×Ｎブロックサイズの前記暫定的なサ
    ブピクセルデータから疑似画像を生成して濃度値探索を
    行い、実際の画像出力能力に適応した量子化データに濃
    度変換する手順と、 画像を再度生成して、対象物のエッジおよび輪郭を検出
    したエッジ検出画像を出力する手順と、を実行させるた
    めのプログラムを記録した機械読み取り可能な記録媒
    体。