JP2001209810A - エッジ検出方法 - Google Patents

エッジ検出方法

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JP2001209810A
JP2001209810A JP2000018939A JP2000018939A JP2001209810A JP 2001209810 A JP2001209810 A JP 2001209810A JP 2000018939 A JP2000018939 A JP 2000018939A JP 2000018939 A JP2000018939 A JP 2000018939A JP 2001209810 A JP2001209810 A JP 2001209810A
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JP2000018939A
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Koji Tominaga
浩司 富永
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Nachi Fujikoshi Corp
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Nachi Fujikoshi Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッジ部近傍の微分値分布が急峻である場合
だけでなく、ピントが外れたりエッジ部近傍の微分値分
布がなだらかな場合でも、撮影された濃淡画像に含まれ
るエッジ位置を、切り替え処理のない1つの画像処理シ
ーケンスにより、正確かつ安定して検出する方法を提供
する。 【解決手段】 CCDカメラにより取り込んだ濃淡画像
を微分することにより微分画像を得る微分ステップと、
微分画像のピーク位置を算出する微分ピーク位置算出ス
テップと、微分ピーク位置の周辺の微分画像に対して重
心計算を行うことにより重心位置を求め、この重心位置
をエッジのおおよその位置(エッジ概略位置)として設
定するエッジ概略位置設定ステップと、エッジ概略位置
の近傍に対して近似曲線を当てはめ、この近似曲線のピ
ーク位置をエッジ位置として決定するエッジ位置決定ス
テップと、を有するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理技術を適
用した被測定物のエッジ検出方法に関し、特に、画質に
左右されることなく、エッジ位置を正確かつ安定して検
出することを可能にしたエッジ検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CCDカメラなどで撮像された被測定物
の濃淡画像に含まれるエッジ部の位置検出を行う場合、
まず、濃淡画像を微分することにより微分画像を作成
し、この微分画像のピーク位置(微分ピーク位置)を求
め、この微分ピーク位置近傍の微分曲線に対して近似曲
線を当てはめ、この近似曲線のピーク位置をエッジ位置
とする方法が広く知られている。この方法は、微分ピー
ク位置近傍の微分値分布が急峻である場合には有効であ
るが、微分ピーク位置近傍の微分値分布がなだらかな場
合や撮像された濃淡画像のピントが外れていた場合など
では、図7に示すように、微分ピーク位置近傍の微分値
がほぼ等しくなり、撮像条件によっては微分ピーク位置
が一定しなくなるため、安定してエッジ位置を検出する
ことができないという問題があった。
【0003】そこで、特開平9−257422号公報に
開示する方法では、まず、被測定対象の濃淡画像に含ま
れるエッジのおおよその位置(エッジ概略位置)を検出
し、次に、濃淡画像を微分した微分画像においてエッジ
概略位置の近傍から微分ピーク位置を探索し、続いて、
微分画像のピーク値のレベルに対して所定の割合のレベ
ルを閾値として設定し、このピーク値の周辺の微分値分
布を構成する画素のうち前記閾値を超えるレベルの画素
の数が所定値を下回ったときに当該微分値分布が急峻で
あると判別し、前記閾値を超える画素の数が所定値以上
であるとき、または、前記微分ピーク値が閾値を下回る
とき、なだらかであると判別する。そして、微分分布が
急峻であると判別したときは、前記微分ピーク位置近傍
に近似曲線を当てはめそのピーク位置をエッジ位置と
し、また、なだらかであると判別したときは前記微分ピ
ーク位置近傍の重心計算を行い、その重心位置をエッジ
位置とし、エッジ検出を行うようにしている。これによ
り、微分ピーク位置近傍の微分値分布がなだらかな場合
でも、エッジ位置を検出可能にするとされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平9−2
57422号公報で開示されている方式では、微分ピー
ク値により2つの方法のエッジ位置検出方法を切り替え
ているため、微分ピーク値や微分ピーク位置近傍の微分
値布形状によっては、この2つの方法のどちらが選択さ
れるかわからず、したがって、この2つの方法の遷移部
分でのエッジ位置を安定して求めることがでいないとい
う問題がある。
【0005】また、微分値分布形状がなだらかであると
判別され、重心計算によりエッジ位置を検出する場合、
図8に示すような、重心を計算する画素数と微分値分布
形状が同一でも、h値がゼロ以外ならエッジ検出位置が
異なってしまうという問題もある。
【0006】本発明は、これら従来技術の問題点を解決
するためになされたものであり、エッジ部近傍の微分値
分布が急峻である場合だけでなく、ピントが外れたりエ
ッジ部近傍の微分値分布がなだらかな場合でも、撮影さ
れた濃淡画像に含まれるエッジ位置を、切り替え処理の
ない1つの画像処理シーケンスにより、正確かつ安定し
て検出する方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、請求項1にかかる発明では、CCDカメラによ
り取り込んだ濃淡画像よりエッジ位置を検出する方法に
おいて、濃淡画像を微分することにより微分画像を得る
微分ステップと、この微分ステップにより得られた微分
画像のピーク位置を算出する微分ピーク位置算出ステッ
プと、この微分ピーク位置算出ステップにより得られた
微分ピーク位置の周辺の微分画像に対して重心計算を行
うことにより重心位置を求め、この重心位置をエッジの
おおよその位置(エッジ概略位置)として設定するエッ
ジ概略位置設定ステップと、このエッジ概略位置設定ス
テップにより求められたエッジ概略位置の近傍に対して
近似曲線を当てはめ、この近似曲線のピーク位置をエッ
ジ位置として決定するエッジ位置決定ステップと、を有
することを特徴とするエッジ検出方法を提供した。
【0008】かかる構成としたことにより、濃淡画像を
微分した微分画像において、微分ピーク位置近傍の微分
値分布形状が急峻な場合は、微分ピーク位置とエッジ概
略位置とはほぼ同じ位置となり、結果的に、微分ピーク
位置近傍の微分値分布に対して近似曲線を当てはめてエ
ッジ位置の検出を行う方法と同様の効果を得ることがで
きる。また、微分ピーク位置近傍の微分値分布形状がな
だらかな場合は、エッジ概略位置設定ステップにより、
微分ピーク位置のバラツキを抑制することができるの
で、近似曲線を当てはめることにより求められるエッジ
位置の正確さと安定度を高めることができる。
【0009】なお、前記エッジ概略位置設定ステップに
おけるエッジ概略位置の具体的な設定方法としては、微
分ピーク位置を中心とするn画素に含まれる微分値の絶
対値が最小となる値だけオフセットした微分値分布を作
成し、この微分値分布より求めた重心位置をエッジ概略
位置として設定するようにした(請求項2)。
【0010】また、前記エッジ位置決定ステップにおけ
るエッジ位置の具体的な決定方法としては、エッジ概略
位置を中心とするk(≦n)画素の微分値分布に近似曲
線を当てはめ、この近似曲線のピーク位置をエッジ位置
として決定するようにした(請求項3)。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。図2は、本発明におけるエ
ッジ検出方法が適用される画像処理システムの一例を示
すブロック図である。この画像処理システムは、CCD
カメラ1、コンピュータ本体2、マウス3、キーボード
4、及びCRT画面8により構成されている。CCDカ
メラ1により撮像された濃淡画像データは、インターフ
ェース(以下「I/F」と記す)5を介して濃淡画像メ
モリ6に格納される。濃淡画像メモリ6に格納された濃
淡画像データは、表示制御部7を介してCRT画面8に
表示される。一方、データ入力機器としてのマウス3及
びキーボード4から入力される位置情報は、それぞれI
/F9、I/F10を介してCPU11に入力される。
【0012】CPU11は、プログラムメモリ12に格
納されたプログラムに従って、マウス3やキーボード4
で指定された矩形領域をウィンドウとして表示するため
のデータを作成し、このウィンドウ内部の濃淡画像デー
タを濃淡画像メモリ6から抽出し、後述する微分画像の
作成、微分画像内のピーク位置の探索、重心位置の計
算、近似曲線の当てはめといったウィンドウ内に含まれ
るエッジ位置の検出に関する一連の処理を逐次実行す
る。なお、ワークメモリ13は、CPU11での各種処
理のための作業領域を提供する。
【0013】次に、図2に示した画像処理システムによ
るエッジ検出方法について説明する。図1は、エッジ位
置検出のための処理手順を示すフローチャートであり、
また、図3〜図5は、この一連の処理を説明するための
エッジ濃淡画像及びその微分画像を示すものである。
【0014】検出しようとするエッジを含むウィンドウ
がマウス3あるいはキーボード4により指定されると
(図3(a))、CPU11は、このウィンドウで指定
される位置や大きさの濃淡画像データを濃淡画像メモリ
6より取得する(ステップ)。次に、CPU11は、
濃淡画像データの各画素を微分することにより、図3
(b)に示すような微分画像を作成する(ステップ
)。さらに、この微分画像上を図3(b)の位置方向
に走査し、微分値のピーク位置(「微分ピーク位置」と
記す)P1 を探索する(ステップ)。
【0015】続いて、CPU11は、図3(b)に示す
微分ピーク位置P1 を中心とする周辺のn画素において
重心計算を行い、この重心計算において求められた重心
位置をエッジのおおよその位置(「エッジ概略位置」と
記す)P2 とする(ステップ)。なお、重心計算を行
う際は、微分ピーク位置P1 における微分値が正数
(+)の場合は、図4(a)に示すように、微分ピーク
位置P1 を中心とするn画素に含まれる微分値のうちで
最小となる値だけオフセットした微分値分布を新たに作
成し、一方、微分ピーク位置P1 における微分値が負数
(−)の場合は、図4(b)に示すように、微分ピーク
位置P1 を中心とするn画素に含まれる微分値のうちで
最大となる値だけオフセットした微分値分布を新たに作
成し、これら微分値分布の重心位置をエッジ概略位置P
2 とする。
【0016】最後に、図5に示すエッジ概略位置P2
近傍すなわちエッジ概略位置P2 を中心とする周辺k
(ただしk≦n)画素に対して近似曲線を当てはめ、こ
の近似曲線のピーク位置を算出し、このピーク位置を最
終的に求めるエッジ位置として決定する(ステップ
)。
【0017】本実施形態では、微分ピーク位置P1 の近
傍の微分値分布形状が急峻な場合は、微分ピーク位置P
1 とエッジ概略位置P2 とはほぼ同じ位置となり、この
場合、結果的には、微分ピーク位置P1 の近傍の微分値
分布に対して、近似曲線を当てはめてエッジ位置の検出
を行う従来の方法と同様の効果を得ることができる。一
方、微分ピーク位置P1 の近傍の微分値分布形状がなだ
らかな場合は、エッジ概略位置設定ステップにおける重
心計算により、微分ピーク位置のバラツキを抑制するこ
とができるため、近似曲線を当てはめることにより求め
られるエッジ位置の精度を高めることができる。
【0018】ところで、前述の特開平9−257422
号公報に開示されているエッジ検出方法では、微分ピー
ク位置近傍の微分値分布が急峻であると判別したとき
は、微分ピーク位置近傍に近似曲線を当てはめることに
よりそのピーク位置を、また、微分ピーク位置近傍の微
分値分布がなだらかであると判別したときは微分ピーク
位置近傍の重心計算を行い、その重心位置をエッジ位置
としている。ここで、図6に示すような微分曲線L1
2 に対してエッジ位置の検出を行うことを想定し、特
開平9−257422号公報に開示されているエッジ検
出方法と本実施形態にかかるエッジ検出方法との対比を
行うことにする。図6に示した微分値分布L1 、L
2 を、それぞれ式(1)、式(2)のように定義する。
【0019】
【数1】
【0020】なお、これら微分値分布L1 、L2 は、特
開平9−257422号公報に開示されているエッジ検
出方法では、微分ピーク位置近傍がなだらかに変化して
いると判別されるものとする。式(1)及び(2)から
わかるように、微分値分布L 2 はL1 を微分値方向にh
だけオフセットしたものであり、両曲線の分布形状は同
一である。ここで、L1 、L2 それぞれの重心計算によ
るエッジ位置をPL1、PL2とすると、PL1、PL2はそれ
ぞれ式(3)、式(4)のように表すことができる。
【0021】
【数2】
【0022】式(3)及び(4)より、特開平9−25
7422号公報に開示されている方法では、hが異なる
と微分曲線分布形状が同一でも異なるエッジ位置として
検出されてしまうことになる。一方、本実施形態では、
エッジ概略位置として重心位置を用い、その重心位置近
傍のk画素に対して近似曲線を当てはめ、その近似曲線
のピーク位置をエッジ位置として検出するため、特開平
9−257422号公報に開示されているエッジ検出方
法とは異なり、2つのエッジ位置を同一の場所として求
めることができる。
【0023】さらに、特開平9−257422号公報に
開示されているエッジ検出方法では、微分値のピーク値
により2つの方法のエッジ位置検出方法を切り替えてい
るため、微分値のピーク値や微分ピーク位置近傍の微分
値分布の形状によっては、この2つの方法のどちらが選
択されるかわからず、したがって、微分ピーク位置近傍
の微分値分布の緩急による切り替え部分においてエッジ
位置を安定して求めることができない。一方、本実施形
態では、微分ピーク位置近傍の微分値分布の緩急にかか
わりなく、1つのシーケンスによりエッジ位置の検出を
行うようにしているので、 微分ピーク位置近傍の微分
値分布形状によらず、正確かつ安定してエッジ検出を行
うことができる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、CCDカメラなどで撮
像されたエッジ部を含む画像から微分画像を作成し、微
分値ピーク位置を探索し、そのピーク位置近傍をオフセ
ットした新たな微分値分布に対して重心位置を計算し、
その重心位置近傍に近似曲線を当てはめることによりエ
ッジ位置を求めるようにしている。そのため、微分ピー
ク位置近傍の微分値分布が急峻な場合だけでなく、なだ
らかに変化する場合やピントがぼけた画像からでも、正
確にエッジ位置を検出することができるものとなった。
また、本発明では、微分ピーク位置近傍の微分値分布の
緩急による切り替え処理がない1つの画像処理シーケン
スにより処理を行っているので、安定してエッジ位置を
検出することができるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるエッジ検出方法の処理の流れを
示すフローチャートである。
【図2】本発明におけるエッジ検出方法が適用される画
像処理システムの一例を示すブロック図である。
【図3】本発明におけるエッジ検出処理を説明するため
の図であり、(a)図はCCDカメラから得られた濃淡
画像、(b)図は濃淡画像を微分して得られた微分画像
をそれぞれ示す。
【図4】本発明におけるエッジ検出処理を説明するため
の図であり、(a)図は微分ピーク位置における微分値
が正数の場合におけるオフセット、(b)図は微分ピー
ク位置における微分値が負数の場合におけるオフセット
をそれぞれ示す。
【図5】本発明におけるエッジ検出処理を説明するため
の図であり、エッジ概略位置近傍に近似曲線を当てはめ
る場合を示す。
【図6】従来技術において、2つのエッジが隣接するこ
とによる影響を説明するための図である。
【図7】従来技術における問題点を説明するための図で
ある。
【図8】従来技術において、重心位置をエッジ位置とす
る際の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1 CCDカメラ 2 コンピュータ本体 3 マウス 4 キーボード 5 インターフェース 6 濃淡画像メモリ 7 表示制御部 8 CRT画面 9 インターフェース 10 インターフェース 11 CPU 12 プログラムメモリ 13 ワークメモリ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CCDカメラにより取り込んだ濃淡画像よ
    りエッジ位置を検出する方法において、 前記濃淡画像を微分することにより微分画像を得る微分
    ステップと、 該微分ステップにより得られた微分画像のピーク位置を
    算出する微分ピーク位置算出ステップと、 該微分ピーク位置算出ステップにより得られた微分ピー
    ク位置の周辺の微分画像に対して重心計算を行うことに
    より重心位置を求め、該重心位置をエッジのおおよその
    位置(エッジ概略位置)として設定するエッジ概略位置
    設定ステップと、 該エッジ概略位置設定ステップにより求められたエッジ
    概略位置の近傍に対して近似曲線を当てはめ、該近似曲
    線のピーク位置をエッジ位置として決定するエッジ位置
    決定ステップと、 を有することを特徴とするエッジ検出方法。
  2. 【請求項2】前記エッジ概略位置設定ステップでは、前
    記微分ピーク位置を中心とするn画素に含まれる微分値
    の絶対値が最小となる値だけオフセットした微分値分布
    を作成し、該微分値分布より求めた重心位置をエッジの
    おおよその位置(エッジ概略位置)として設定すること
    を特徴とする請求項1に記載のエッジ検出方法。
  3. 【請求項3】前記エッジ位置決定ステップでは、前記エ
    ッジ概略位置を中心とするk(≦n)画素の微分値分布
    に近似曲線を当てはめ、該近似曲線のピーク位置をエッ
    ジ位置として決定することを特徴とする請求項1または
    2に記載のエッジ検出方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015009231A (ja) * 2013-07-02 2015-01-19 株式会社キーレックス シーラー塗布装置
JP2017121629A (ja) * 2017-02-28 2017-07-13 株式会社キーレックス シーラー塗布装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015009231A (ja) * 2013-07-02 2015-01-19 株式会社キーレックス シーラー塗布装置
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