JP2001319239A - 物体輪郭抽出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像中の人物など曲線形状を持つ複数の物体
を、多大な計算量を要せず、精度良く選択的に検出する
方法および装置の提供。 【解決手段】対象画像からエッジ強度及び方向を算出
し、しきい値を超えるエッジ強度を持つ各点を基準とし
てリンク状モデルを設定し、このモデルを検出目的とす
る形状特徴に応じて定める角度・長さの範囲で変形さ
せ、端点におけるエッジ方向が輪郭を構成する条件を満
たしかつエッジ強度が最大の場合には、その端点を新た
な基準点として順次同様の探索を所定の回数あるいは条
件を満たす限り繰り返すことにより、形状特徴を輪郭に
含む物体を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理技術に関
し、特に特定の形状特徴を有する物体輪郭を抽出する装
置及び方法並びに記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】人物など曲線形状を持つ物体を画像中か
ら検出する場合に用いられる従来の方法として、濃度・
輝度の変化が大きい点、いわゆるエッジ点の検出を基に
して物体の輪郭を抽出する方法が知られている。その代
表的なものが、「スネークス」と呼ばれるエネルギー最
小化原理に基づく方法である。この方法は、収縮を表す
内部エネルギーとエッジへの拘束を表す画像エネルギー
とからなるエネルギー関数を定義し、このエネルギー関
数を最小化する輪郭を、与えられた初期輪郭モデルから
順次変形を繰り返して求めるものである。

【０００３】また、これ以外にも、画像中の物体輪郭を
求める従来の方法として、微分フィルタによりエッジ点
を検出し、隣接するエッジ点を連結して輪郭線を抽出
し、多数の輪郭線から当該形状の輪郭に合致するものを
選択することで、所定領域を抽出するといった方法が知
られている。例えば、あるエッジ点を追跡開始点とし、
追跡開始点から順次探索範囲内の輪郭に対応する方向で
エッジ強度が最大となる点を次の基準点として選択し、
同様の探索をくりかえして得られた点列を物体の輪郭と
して抽出するという方法が、例えば特開平９−１３８４
７１号公報、特開平８−１８４９２５号公報等に開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法は、下記記載の問題点を有している。

【０００５】スネークスは、抽出する各物体を包含する
形で初期輪郭を与える必要があり、このため、複数の対
象抽出には適用しにくい。また、最小解の探索に多大な
演算時間を要する、という問題もある。

【０００６】一方、エッジ点を連結して得られた輪郭線
を選択する方法では、順に探索を繰り返す毎に物体内部
のエッジなどの雑音による輪郭形状からのずれが累積さ
れるため、結果として抽出目的の対象形状とは大きく異
なる輪郭を抽出してしまう場合がある。

【０００７】あるいは輪郭から外れ探索を中断してしま
う場合があり、特に、多数の対象を含む画像中から特定
形状を持つ物体を抽出することは難しい。

【０００８】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、画像中の人物な
ど曲線形状を持つ複数の物体を、多大な計算量を要せ
ず、精度良く選択的に検出する装置及び方法並びに記録
媒体を提供することにある。これ以外の本発明の目的、
特徴、利点等は以下の実施の形態の説明からも、当業者
には直ちに明らかとされるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明は、対象となる物体を含む画像を撮影する画像入力手
段と、前記画像入力手段により得られた画像中の各画素
における濃度値の変化、所謂エッジの強度及び方向を計
算するエッジ算出手段と、前記エッジ算出手段により得
られたエッジ量を用いて、検出対象が有する輪郭形状に
含まれると想定されるエッジ点を探索し、初期基準点の
集合を得る初期基準点探索手段と、前記初期基準点探索
手段により得られた各初期基準点を中心に、所定の条件
に従い探索範囲を設定して、前記エッジ算出手段により
得られたエッジ強度及び方向が所定の条件を満たす点を
この範囲内で探索し、得られた点を新たな基準点として
同様の処理を繰り返して得られる点列を各初期基準点に
対する輪郭線として探索する輪郭線探索手段と、前記輪
郭線探索手段により得られた輪郭線群を出力する探索結
果出力手段とを有する。

【００１０】また、本発明において、前記輪郭線探索手
段は、前記初期基準点探索手段により得られた各初期基
準点毎に、検出目的とする輪郭形状に応じ定める一つま
たは複数の初期探索方向を設定する初期探索方向設定手
段と、前記初期探索方向設定手段により設定された各初
期探索方向毎に、所定の条件に従って探索範囲を定める
探索範囲設定手段と、前記探索範囲設定手段により定め
られた探索範囲内において、前記エッジ算出手段により
得られたエッジ量が最大かつエッジ方向が輪郭形状が満
たす所定の方向を示す点を探索するリンク点探索手段
と、前記リンク点探索手段により探索された点を新たな
基準点として定め、探索方向を変更し、前記探索範囲設
定手段に与えるとともに、一定回数の繰り返しを終える
など所定の条件を満たす場合に、既に探索された点列を
物体輪郭として前記探索結果出力手段に与える基準点再
設定手段により構成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明は、対象画像から、エッジ強度及び方向を
算出し、しきい値を超えるエッジ強度を持つ各点を基準
としてリンク状モデルを設定し、このモデルを検出目的
とする形状の特徴に応じて定める角度、長さの範囲で変
形させ、端点におけるエッジ方向が輪郭を構成する条件
を満たし、かつエッジ強度が最大の場合には、その端点
を新たな基準点として、順次同様の探索を、所定の回数
あるいは条件を満たす場合に繰り返すことにより、形状
特徴を輪郭に含む物体を検出するものである。

【００１２】かかる本発明によれば、画像中を密に探索
しないため処理量が小さく、想定形状の輪郭と、エッジ
方向が著しく異なるエッジ雑音には影響を受けにくい。

【００１３】また、初期設定を必要とせず、複数の対象
を同時に扱える、ことも本発明の特徴の一つである。

【００１４】本発明についてその、実施の形態を説明す
ると、画像入力手段（２）は、検出対象となる単一ある
いは複数の物体を含む静止画像あるいは動画像を取得す
る。

【００１５】エッジ算出手段（３）は、画像入力手段
（２）によって得られた画像に対し、各画素における輝
度または濃度変化量、所謂エッジの強度及び方向を算出
し、各画素毎に記録する。

【００１６】初期基準点探索手段（４）は、エッジ算出
手段（３）によって求められた各画素毎のエッジ量を用
いて、検出対象が有する輪郭形状に含まれると想定され
るエッジ点を探索し、初期基準点の集合を得る。

【００１７】輪郭線探索手段（５）は、初期基準点探索
手段（４）により得られた各初期基準点を中心に、所定
の条件に従い探索範囲を設定して、エッジ算出手段
（３）により得られたエッジ強度、及びエッジ方向が所
定の条件を満たす点を、この範囲内で探索し、得られた
点を新たな基準点として、同様の処理を繰り返して得ら
れる点列を、各初期基準点に対する輪郭線として探索す
る。

【００１８】探索結果出力手段（６）は、輪郭線探索手
段（５）によって得られた輪郭線群を探索結果として出
力する。

【００１９】輪郭線探索手段（５）は、初期探索方向設
定手段（５１）、探索範囲設定手段（５２）、リンク点
探索手段（５３）、基準点再設定手段（５４）を備えて
構成されている。

【００２０】輪郭線探索手段（５）において、初期探索
方向設定手段（５１）は、初期基準点探索手段（４）に
より得られた各初期基準点毎に、検出目的とする輪郭形
状に応じ定める一つまたは複数の初期探索方向を設定す
る。

【００２１】探索範囲設定手段（５２）は、初期探索方
向設定手段（５１）により設定された各初期探索方向毎
に、所定の条件に従って探索範囲を定める。

【００２２】リンク点探索手段（５３）は、探索範囲設
定手段（５２）により定められた探索範囲内において、
エッジ算出手段（３）により得られたエッジ量が最大か
つエッジ方向が輪郭形状が満たす所定の方向を示す点を
探索する。

【００２３】基準点再設定手段（５４）は、リンク点探
索手段（５３）により探索された点を新たな基準点とし
て定め、探索方向を変更し、探索範囲設定手段（５２）
に与えるとともに、一定回数の繰り返しを終えるなど所
定の条件を満たす場合に、既に探索された点列を物体輪
郭として、探索結果出力手段（６）に与える。

【００２４】

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。

【００２５】[実施例１]図１は、本発明の第１の実施例
の全体の構成を示す図である。本発明の第１実施例は、
カメラ１と、画像入力手段２と、エッジ算出手段３と、
初期基準点探索手段４と、輪郭線探索手段５と、探索結
果出力手段６と、を備えている。

【００２６】カメラ１は、検出対象を含む画像を撮影し
て得られた画像信号を画像入力手段２に入力する。

【００２７】画像入力手段２は、カメラ１から送られた
画像信号から、一定の時間間隔で、あるいは、操作者か
ら指示されたときに、所定の解像度に離散化し（ディジ
タル画像信号）、処理の可能な静止画像として取り込
む。

【００２８】エッジ算出手段３は、画像入力手段２によ
り得られた離散画像（画素値（濃度値）が離散値をと
る）に対して、ｘ及びｙ方向のエッジ検出フィルタ、例
えばソーベル（Ｓｏｂｅｌ）オペレータを適用して、各
画素毎にｘ方向、及びy方向それぞれのエッジ強度を得
る。

【００２９】さらに、この２つのエッジ量から、各座標
におけるエッジ強度及び方向を算出する。

【００３０】初期基準点探索手段４は、エッジ算出手段
３により得られたエッジ画像中の各画素について、エッ
ジ方向が、検出対象の輪郭上の点が備えていると推測さ
れる角度の範囲であり、かつ、エッジ強度が予め定めら
れたあるしきい値を超える大きさであるか否かを調べ、
この２つの条件を満たす画素全体を、以降の探索におけ
る、初期基準点集合として、取得する。

【００３１】輪郭線探索手段５は、初期基準点算出手段
４により得られた各初期基準点について、所定の条件に
従い、探索範囲を設定し、エッジ算出手段３により得ら
れたエッジ強度及び方向が所定の条件を満たす点を、こ
の探索範囲内で探索し、得られた点を、新たな基準点と
して、同様の処理を繰り返して得られる点列を、各初期
基準点に対する輪郭線として探索する。

【００３２】探索結果出力手段６は、輪郭線探索手段５
により得られた輪郭線群を探索結果として、取り込んだ
画像に重ねて描画するなどの方法により、モニタ等へ表
示出力する。

【００３３】図２は、本発明の第１の実施例における輪
郭線探索手段５の構成を示す図である。図２を参照し
て、輪郭線探索手段５の詳細について説明する。

【００３４】輪郭線探索手段５は、初期探索方向設定手
段５１と、探索範囲設定手段５２と、リンク点探索手段
５３と、基準点再設定手段５４とを備える。

【００３５】初期探索方向設定手段５１は、初期基準点
探索手段４により得られた各初期基準点毎に、得られた
点を、検出目的とする輪郭形状に含まれる一点としたと
き、この輪郭が延びていると想定される一つまたは複数
の初期探索方向を設定する。

【００３６】探索範囲設定手段５２は、初期探索方向設
定手段５１により定められた初期探索方向毎に、基準点
から続く輪郭上の点の探索範囲を、所定の条件に従って
定める。

【００３７】リンク点探索手段５３は、探索範囲設定手
段５２により定められた探索範囲内において、エッジ算
出手段３により得られたエッジ方向が、想定輪郭形状に
より定める所定の条件を満たし、かつ、エッジ強度が最
大となる点を輪郭上に含まれる点として出力する。

【００３８】基準点再設定手段５４は、リンク点探索手
段５３により探索された点を新たな基準点として定め、
探索方向を変更し、探索範囲設定手段５２に与えるとと
もに、一定回数の繰り返し（ループ処理）を終えるな
ど、所定の条件を満たす場合に、既に探索された点列
を、物体輪郭として、探索結果出力手段６に与える。

【００３９】図３は、本発明の第１の実施例の処理動作
を説明するためのフローチャートである。図１乃至図３
を参照して、本発明の第１の実施例の動作について説明
する。

【００４０】カメラ１により撮影された対象物体を含む
画像フレームは、画像入力手段２により必要に応じて所
定の時間間隔で離散化され処理可能な静止画像として装
置内に取り込まれる（図３中のステップＡ１）。

【００４１】この画像に対し、エッジ算出手段３におい
て、各座標におけるエッジ強度及び方向を算出する処理
が行われる（ステップＡ２）。

【００４２】具体的には、取り込まれた画像に対し、一
階差分の線形フィルタであるソーベル（Sobel）オペレ
ータなどのエッジ検出フィルタを適用し、各画素毎のx
方向及びy方向のエッジ量を算出し、さらにこの２方向
のエッジ量をエッジベクトルのx成分及びy成分と考えて
ベクトルの長さをエッジ強度、ベクトルの向きをエッジ
の方向として得る。

【００４３】次に、初期基準点探索手段４により、画像
中の全画素について、得られたエッジ強度が所定のしき
い値を超えており、かつ、エッジ方向が対象輪郭上にお
ける探索開始点に対応する設定方向に対して所定のしき
い値以下の角度差である点を探索し、二つの条件を満た
す点を、初期基準点集合とする（ステップＡ３）。

【００４４】単一点のみではなく、複数の初期基準点に
対して、同様に輪郭が存在するかどうか検出を行うた
め、画像中に複数の対象が含まれる場合でも、それぞれ
の対象形状を検出することができる。

【００４５】例えば図６に示すように、輪郭が上に凸の
曲線形状となっている物体を抽出する場合には、物体の
最上部付近では、輪郭はほぼ横方向につながっているも
のと考えられるため、エッジ方向がｙ軸に近い方向、す
なわちｘ軸方向を０度として９０度または２７０度に近
い方向のエッジを曲線頂点部分と想定し、初期基準点と
する。

【００４６】さらに、得られた各初期基準点毎に、輪郭
線探索手段５により、対象形状に相当すると思われる輪
郭線を抽出する処理が行われる（ステップＡ４）。

【００４７】図４は、輪郭線探索手段５の処理を説明す
るためのフローチャートである。

【００４８】初期基準点探索手段４により得られた各初
期基準点について、初期探索方向設定手段５１により検
出対象の輪郭が延びていると想定される単一あるいは複
数の初期探索方向を定める（ステップＢ１）。

【００４９】例えば図６を参照して説明した、上に凸の
曲線輪郭を対象として、初期基準点を曲線頂点部として
検出している場合には、対象輪郭は、画像中の左右に伸
びていると想定されるため、ｘ軸方向左右それぞれに、
初期探索方向を設定する。

【００５０】つぎに、設定された各初期探索方向毎に、
探索範囲設定手段５２により、基準点から、その方向に
応じた所定の形状の輪郭点探索範囲を設定する（ステッ
プＢ２）。

【００５１】例えば図５(ａ）に示すように、基準点ｏ
を中心として、探索方向に伸びるリンク上のモデルを想
定し、探索方向を中心に、ある角度範囲で回転すると共
に、長さ方向に一定の範囲で可動するとすれば、端点ａ
の移動する範囲Ａが、探索範囲となる。なお、探索範囲
の設定についてはこのような方法に限定されるものでな
く、探索方向のある点を中心とした方形領域など、任意
の設定が可能であることは勿論である。

【００５２】さらに、リンク点探索手段５３により、定
められた探索範囲内において、エッジ算出手段３により
得られたエッジ方向が探索方向に対して鉛直に近いある
角度範囲内に存在し、かつエッジ強度が最大となる点を
探索する（ステップＢ３）。

【００５３】このときの最大エッジ強度が所定のしきい
値を上回る場合には、その点を輪郭上の点として検出
し、しきい値を下回る場合は、探索範囲内に輪郭点は存
在しないものとする。

【００５４】輪郭点が検出されなかった場合には、その
初期基準点上から探索対象の輪郭は伸びていないものと
し、処理を中断してループを抜ける（ステップＢ４のＮ
ｏ分岐）。

【００５５】このように、輪郭線が得られないと判断し
た時点で、その初期基準点における対象形状探索を打ち
切り、次の初期基準点の処理に移るため、不要な処理を
軽減することができ、その結果、高速な探索を実現する
ことができる。

【００５６】一方、探索点が得られた場合（ステップＢ
４のＹｅｓ分岐）には、基準点再設定手段５４により、
得られた探索点を新たな基準点とし、元の基準点から新
たな基準点に向かう方向を探索方向として再設定する
（ステップＢ５）。

【００５７】この時点で、ループ回数が所定の回数を超
えていないかどうかの判定が行われ（ステップＢ６）、
所定回数に満たない場合（ステップＢ６のＮｏ分岐）に
は、ステップＢ２に戻って、再度探索範囲が設定されて
順次輪郭線の探索が行われる。

【００５８】例えば図５に示すリンクモデルを用いる場
合には、図５（ａ）において、領域Ａ内部で点ａが探索
されたとすると、決定された点ａを新たな基準点とし、
ベクトルｏａを探索方向として再設定が行われ、図５
（ｂ）に示すように、新たなリンクａｂが設定される。

【００５９】このように、輪郭の延長方向を中心に限定
した範囲内で、さらにエッジ方向が合致する点のみを対
象として、エッジ強度の高い点を検出し、順次基準点を
移動して探索するため、輪郭に交わる他の物体の輪郭線
など対象輪郭と異なる方向のエッジには影響を受けず、
対象形状に相当する輪郭のみを選択的に検出することが
できる。

【００６０】ステップＢ６において、ループ回数が所定
回数を越えた場合には、探索ループを終了し（ステップ
Ｂ６のＹｅｓ分岐）、得られている一連の基準点集合を
輪郭線として出力し（ステップＢ７）、輪郭線探索処理
を終了する。

【００６１】全ての初期輪郭点に対して輪郭線探索処理
が終了した場合、得られた輪郭線の点列を結び、図示し
ていないモニタ等の表示装置上に、画像に重ねて輪郭点
にあたる点列を連結して、描画するなどの方法により、
探索結果を表示する（図３のステップＡ５）。

【００６２】さらに、画像が得られるかどうかを調べ
（図３のステップＡ６）、画像が入力されていれば（ス
テップＡ６のＹｅｓ分岐）、ステップＡ１に戻って処理
を繰り返し、なければ処理を終了する（ステップＡ６の
Ｎｏ分岐）。

【００６３】本発明の第１の実施例において、初期基準
点探索手段４、輪郭線探索手段５、探索結果出力手段６
の各処理は、輪郭線探索手段５の初期探索方向設定手段
５１、探索範囲設定手段５２、リンク点探索手段５３、
基準点再設定手段５４の各処理は、画像入力手段２とエ
ッジ検出手段３を備えた画像処理装置を構成するコンピ
ュータ上で、プログラムを実行することで実現するよう
にしてもよいことは勿論である。この場合、該プログラ
ムを格納した記録媒体（フロッピディスク媒体、ハード
ディスク媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＴ、半導体メモリ等）
からプログラムをコンピュータに読み出して実行するこ
とで本発明を実施することができる。

【００６４】[実施例２]次に、本発明における第２の実
施例について説明する。前記第１の実施例で説明した輪
郭探索処理では、検出対象形状が１種に限られるが、本
発明の第２の実施例では、複数の対象形状についてそれ
ぞれの形状に応じた探索条件を設定し、並行して輪郭探
索を行うため、複数の対象あるいは単一の対象の複数の
部分を区別して抽出することを可能としている。

【００６５】本発明の第２の実施例の基本構成は、図１
及び図２に示した構成と同様とされる。

【００６６】また本発明の第２の実施例における処理
は、図３および図４に示したフローチャートと同様とさ
れるが、図３の輪郭線探索処理（ステップＡ４）の動作
が、前記第１の実施例と相違している。

【００６７】本発明の第２の実施例における輪郭線探索
処理を、図６に示したような、上に凸の曲線輪郭と、図
７に示すような、直線により構成される方形輪郭を対象
形状としている場合を例にとり、具体的に説明する。

【００６８】初期基準点探索手段４により得られた各初
期基準点について、初期探索方向設定手段５１により複
数の検出対象のそれぞれについて、輪郭が延びていると
想定される単一あるいは複数の初期探索方向を定める
（図４のステップＢ１）。

【００６９】例えば前述した図６の上に凸の曲線輪郭
と、図７に示した、直線からなる方形輪郭を対象形状と
している場合には、それぞれの形状で共に対象輪郭は基
準点から画像中の左右に伸びていると想定されるため、
ｘ軸方向左右それぞれに初期探索方向を設定する。

【００７０】つぎに、設定された各初期探索方向毎に、
探索範囲設定手段５２により、基準点から各検出対象形
状に応じた複数の輪郭点探索範囲を設定する（ステップ
Ｂ２）。

【００７１】具体的には、図８に示すように、図６に示
した上に凸の曲線輪郭に対応する探索領域として、探索
方向に対し画像下方に広い角度範囲の探索範囲Ａを設定
すると共に、図７の直線方形輪郭に対応する探索範囲と
して、探索方向とは独立に、基準点に対して、ｘ軸方向
及びｙ軸方向に、Ｂ１及びＢ２からなる探索範囲Ｂを設
定する。

【００７２】さらに、リンク点探索手段５３により、定
められた各探索範囲内において、エッジ算出手段３によ
り得られたエッジ方向が探索方向に対し鉛直に近いある
角度範囲内に存在し、かつエッジ強度が最大となる点を
それぞれ探索する（ステップＢ３）。

【００７３】このときの各探索範囲で得られた点につい
て、最大エッジ強度を比較し、共に所定のしきい値を下
回る場合には、探索範囲内に輪郭点は存在しないとす
る。

【００７４】どちらか一方のみがしきい値を上回る場合
には、そちらを検出点とし、曲線輪郭と直線方形輪郭の
どちらに属するかを決定する。

【００７５】ともにしきい値を上回る場合には、前回の
ループにおける選択結果に類するほうを選択するか、初
回の探索の場合には最大エッジ強度が高い方を選択す
る。

【００７６】輪郭点が検出されなかった場合は、その初
期基準点上から探索対象の輪郭は伸びていないものと
し、処理を中断してループを抜ける（ステップＢ４のＮ
ｏ分岐）。

【００７７】探索点が得られた場合（ステップＢ４のＹ
ｅｓ分岐）には、基準点再設定手段５４により、得られ
た探索点を新たな基準点とし、もとの基準点から新たな
基準点に向かう方向を探索方向として再設定する（ステ
ップＢ５）。

【００７８】この時点で、ループ回数が所定の回数を超
えていないかどうかの判定が行われ（ステップＢ６）、
所定回数に満たない場合には（ステップＢ６のＮｏ分
岐）、ステップＢ２に戻って再度探索範囲が設定されて
順次輪郭線の探索が行われる。

【００７９】ループ回数が所定回数を越えた場合には探
索ループを終了し（ステップＢ６のＹｅｓ分岐）、得ら
れている一連の基準点集合を輪郭線とし、一連の探索ル
ープにおいて得られた数が最大の分類結果を当該輪郭線
の分類結果として出力し（ステップＢ７）、輪郭線探索
処理を終了する。

【００８０】なお、上記実施例では、２種の輪郭形状を
対象とする場合について、説明したが、同時に検出対象
とする形状の数は、２種に限定されるものではなく、３
種以上であってもよいことは勿論である。

【００８１】[実施例３]次に、本発明の第３の実施例に
ついて説明する。前記第１、第２の実施例において説明
した輪郭探索処理では、初期基準点の探索条件やリンク
点の探索範囲の設定条件を検出対象とする輪郭に応じて
適宜定めている。

【００８２】しかしながら、例として、挙げた上に凸の
曲線輪郭のような単純な場合と比較して、検出対象が複
雑な形状の輪郭線を有する場合には、その形状を選択的
に抽出できる各探索条件を決定することは、一般的に、
困難であるといえる。

【００８３】このため、本発明の第３の実施例では、事
前に撮影した対象を含む複数の画像から、対象となる輪
郭線に相当する部分を指定してベクトル情報を収集し、
対象の形状に応じた探索形状設定条件を決定する。こう
して得られた形状に基づく条件を用いて、検出対象を選
択的に抽出することが可能である。

【００８４】図９は、本発明の第３の実施例の構成を示
す図である。図９を参照すると、本発明の第３の実施例
は、前記第１、第２の実施例の構成に対して、探索条件
設定手段７をさらに備えている。

【００８５】探索条件設定手段７は、画像入力手段２か
ら取得された複数枚の画像を、操作者に提示し、検出対
象の輪郭を指定させ、得られた輪郭情報を集計して、初
期基準点の検出条件や、リンク点探索時における探索範
囲の設定条件を決定し、初期基準点探索手段４および輪
郭線検出手段５に与える。

【００８６】次に、本発明の第３の実施例における探索
条件設定手段７の詳細について説明する。図１０は、本
発明の第３実施例における探索条件設定手段７の構成を
示す図である。

【００８７】図１０を参照すると、探索条件設定手段７
は、対象画像表示手段７１と、指定輪郭線入力手段７２
と、輪郭情報分割手段７３と、探索条件演算手段７４
と、を備える。

【００８８】対象画像表示手段７１は、画像入力手段２
から取得した、対象物体を含む複数枚の画像をディスプ
レイなどの表示手段を用いて操作者に呈示する。

【００８９】指定輪郭線入力手段７２は、マウス等の位
置入力手段を備えており、操作者が対象画像表示手段７
１により表示された画像中の各対象輪郭部分を手動指定
することにより得られる指定輪郭線の情報を入力する。

【００９０】輪郭情報分割手段７３は、指定輪郭線入力
手段７２により得られた各指定輪郭線を、変曲点あるい
は指定された結節点により分割し、さらに所定の長さ以
下になるように、標本化して、ベクトル列とする。

【００９１】探索条件演算手段７４は、輪郭情報分割手
段７３により得られたベクトル群を対応する区間毎に集
計して、それぞれの平均値及び分散を算出し、これによ
り、探索範囲の設定条件を定め、初期輪郭点探索手段４
および輪郭線探索手段５に与える。

【００９２】図１１は、本発明の第３の実施例の処理を
説明するための流れ図である。図１１において、図３に
示した前記ステップＡ１からステップＡ６までの処理
は、同様であるが、メインのループに入る前のステップ
Ａ０で、探索条件設定処理を行っている。

【００９３】図１２は、ステップＡ０の探索条件設定処
理を説明するための流れ図である。図９乃至図１２を参
照して、本発明の第３の実施例について説明する。

【００９４】画像入力手段２により撮影された対象物体
を含む画像を取り込み（図１２中のステップＣ１）、対
象画像表示手段７１によりディスプレイ等の表示装置上
に呈示して（ステップＣ２）、操作者に入力を促す。

【００９５】操作者は、画像中の対象物体の１体につい
て、特徴を示す輪郭線を指定輪郭線入力手段７２におけ
るマウスなどの入力手段で辿るなどして入力し、また基
準点を含め変曲点など輪郭上のいくつかの点を適宜選択
する。選択された輪郭線及び代表点の座標情報を、その
フレームにおける輪郭情報として記録する（ステップＣ
３）。

【００９６】ステップＣ３の輪郭線入力処理の後、指定
枚数の入力画像について輪郭情報の取得が終了したかど
うかを調べ（ステップＣ４）、ステップＣ１に戻り（ス
テップＣ４のＮ分岐）、再度画像を取得して、ステップ
Ｃ１からＣ３を繰り返し、輪郭情報を収集する。なお、
このとき連続で画像を取得すると、対象形状の変化が小
さいため、所定の時間間隔を設けるなどの処置を行うこ
とが好ましい。

【００９７】指定の枚数の画像について上記の処理が終
了したら（ステップＣ４のＹｅｓ分岐）、輪郭情報分割
手段７３により、収集された全ての輪郭線情報について
指定された代表点で区切られる各区間毎に、所定の長さ
以下になるように、輪郭線を分割し、分割された小区間
の端点を結ぶベクトルを、基準点から離れる方向に向か
うように、定める（ステップＣ５）。

【００９８】得られたベクトル群は、探索条件演算手段
７４により対応する代表点間の区間毎に集計され、ベク
トルの平均および分散、区間毎の分割数の平均が算出さ
れる。これらを基に、初期基準点の探索条件、初期探索
方向の設定、各探索段数毎の探索範囲を決定する（ステ
ップＣ６）。

【００９９】具体的には、基準点からある代表点までの
区間において、ベクトル平均値および分散と、分割数の
平均値が得られたとすると、初期基準点は、この平均ベ
クトルに直交するエッジ点となり、平均ベクトル方向が
初期探索方向の一つとなる。さらに、平均ベクトルを中
心とする分散ベクトルに応じた広さの探索範囲が、基準
点から分割数平均値の回数ループするまで、適用される
ことになる。

【０１００】このようにして得られた探索条件を、初期
基準点探索手段４、及び輪郭線探索手段５に与えて探索
条件設定処理を終了した後、前記第１及び第２実施例と
同様にして、得られた探索条件に基づき、処理が行われ
る。

【０１０１】本発明の第３の実施例において、探索条件
設定手段７における対象画像表示手段７１、指定輪郭線
入力手段７２、輪郭情報分割手段７３、探索条件演算手
段７４の各処理を、画像処理装置を構成するコンピュー
タ上で、プログラムを実行することで実現するようにし
てもよいことは勿論である。この場合、該プログラムを
格納した記録媒体（フロッピディスク媒体、ハードディ
スク媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＴ、半導体メモリ等）から
プログラムをコンピュータに読み出して実行することで
本発明を実施することができる。

【０１０２】以上本発明を各実施例に即して説明した
が、図面等に示した内容は本発明を例示的に説明するた
めのものであって、本発明を限定するためのものではな
く、本発明は、前記実施例に示した構成にのみ限定され
るものでなく、特許請求の範囲の各請求項の本発明の範
囲内で、適宜条件を変更して実施することができる。

【０１０３】例えば、検索対象形状に応じ、初期基準点
の抽出条件や、初期探索方向の設定、探索範囲の設定、
すなわちリンクの角度範囲や伸縮範囲を変更することで
様々な形状を探索可能である。

【０１０４】より詳細には、対象の画像中における大き
さが変化する場合には、探索範囲をリンクモデルの長さ
方向に広くとり、基準点から離れた位置や近い位置でも
輪郭点を検出できるようにすることで、対象の大きさ変
化に適応できる。また、複雑な形状を対象とする場合に
は、繰り返しの段数に応じて探索方向に対する探索範囲
の設定方向を、想定形状輪郭が向かう方向を広く探索す
るように、逐次、変更することで対処できるなどであ
る。

【０１０５】その他にも、カメラの台数や得られる画像
の種類などの画像入力手段、用いるエッジ検出手段や各
しきい値、探索終了の条件、探索結果の表示方法など、
いずれも、上記実施例に示した構成に限定されるもので
ないことは勿論である。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。

【０１０７】本発明の第１の効果は、画像中の人物など
曲線形状を持つ複数の物体を、初期設定を必要とせず
に、選択的に検出することができる、ということであ
る。

【０１０８】その理由は、本発明においては、対象輪郭
を想定した初期基準点を検出した後、リンクモデルを適
用して、輪郭に合致するエッジ点を順次選択して、輪郭
検出を行うため、想定形状と著しく異なるエッジ雑音の
影響を受けにくく、所望の形状に属する輪郭のみを抽出
することができる、ためである。

【０１０９】本発明の第２の効果は、様々な形状を持つ
対象を抽出することができ、柔軟なシステム運用が可能
である、ということである。

【０１１０】その理由は、本発明においては、リンクモ
デルにおける探索条件の設定により様々な形状の対象が
抽出できると共に、画像中の対象形状変化にも適応でき
る、ためである。

【０１１１】本発明の第３の効果は、多大な計算量を要
せずに、容易な処理で物体検出を実現することができ
る、ということである。

【０１１２】その理由は、本発明においては、既存のエ
ッジ検出フィルタを利用することができ、ハードウェア
回路等による高速化が容易であるためである。また本発
明においては、近傍処理によるエッジ点の連結等を行わ
ず、限られた画素についてのみ探索を行い、さらに探索
中に輪郭点が見つからない時点で、探索を中断するた
め、不要な処理を行わない、ためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例における輪郭線探索手段
５の構成を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例の処理を示すフローチャ
ートである。

【図４】本発明の第１の実施例における輪郭線探索手段
の処理を示すフローチャートである。

【図５】本発明の第１の実施例における輪郭線探索手段
で用いるリンクモデルを説明するための説明図である。

【図６】本発明の第１の実施例における抽出対象輪郭例
として、上に凸の曲線形状を示す説明図である。

【図７】本発明の第１の実施例における抽出対象輪郭例
として直線からなる方形形状を示す説明図である。

【図８】本発明の第２の実施例における輪郭線探索手段
における探索領域の設定例を説明するための図である。

【図９】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施例における探索条件設定
手段７の構成を示す図である。

【図１１】本発明の第３の実施例の処理を説明するため
のフローチャートである。

【図１２】本発明の第３実施例における探索条件設定の
処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ カメラ ２ 画像入力手段 ３ エッジ算出手段 ４ 初期輪郭点探索手段 ５ 輪郭線探索手段 ６ 探索結果出力手段 ７ 探索条件設定手段 ５１ 初期探索方向設定手段 ５２ 探索範囲設定手段 ５３ リンク点探索手段 ５４ 基準点再設定手段 ７１ 対象画像表示手段 ７２ 指定輪郭線入力手段 ７３ 輪郭情報分割手段 ７４ 探索条件演算手段

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象画像から、エッジ強度及び方向を算出
   し、予め定められたしきい値を超えるエッジ強度を持つ
   各点を基準として、リンク状モデルを設定し、このモデ
   ルを、検出目的とする形状の特徴に応じて定められる角
   度、長さの範囲で変形させ、基準点から延在される端点
   におけるエッジ方向が輪郭を構成する条件を満たし、か
   つエッジ強度が所定の条件を満たす場合には、前記端点
   を新たな基準点として、同様の処理を繰り返して得られ
   る点列を輪郭線として探索することで、形状特徴を輪郭
   に含む物体を検出する、ことを特徴とする物体輪郭抽出
   方法。
2. 【請求項２】（ａ１）画像入力手段により撮影された対
   象物体を含む画像を取り込む第１のステップと （ａ２）この画像に対して各画素におけるエッジ強度及
   び方向を算出する第２のステップと、 （ａ３）画像中の全画素について得られたエッジ強度が
   所定のしきい値を超えており、かつ、エッジ方向が対象
   輪郭上における探索開始点に対応する設定方向に対して
   所定のしきい値以下の角度差である点を探索し、二つの
   条件を満たす点を、初期基準点集合とする第３のステッ
   プと、 （ａ４）得られた各初期基準点毎に、各初期基準点を中
   心に、所定の条件に従い探索範囲を設定し、前記求めら
   れたエッジ強度が所定の条件をみたし、エッジ方向が輪
   郭形状が満たす所定の方向を示す点を前記探索範囲内で
   探索し、得られた点を新たな基準点として、同様の処理
   を繰り返して得られる点列を、各初期基準点に対する輪
   郭線として探索する第４のステップと、 （ａ５）探索された結果を表示する第５のステップと （ａ６）画像が入力されている場合には、第１のステッ
   プからの処理を繰り返し、画像が入力されなければ処理
   を終了する第６ステップと、 を含む、ことを特徴とする物体輪郭抽出方法。
3. 【請求項３】前記第４のステップが、 （ｂ１）前記各初期基準点について、検出対象の輪郭が
   延びていると想定される一つあるいは複数の初期探索方
   向を定めるステップと、 （ｂ２）前記設定された各初期探索方向毎に、基準点か
   ら、その方向に応じた所定の形状の輪郭点探索範囲を設
   定するステップと、 （ｂ３）前記設定された探索範囲内において、エッジ方
   向が探索方向に対して鉛直に近いある角度の範囲内に存
   在し、かつ、エッジ強度が最大となる点を探索し、最大
   エッジ強度が所定のしきい値を上回る場合には、その点
   を輪郭上の点として検出し、前記しきい値を下回る場合
   は、前記探索範囲内に輪郭点は存在しないものとするス
   テップと、 （ｂ４）輪郭点が検出されなかった場合には、前記初期
   基準点上から探索対象の輪郭は延びていないものとし
   て、処理を中断し、ループを抜けるステップと、 （ｂ５）一方、探索点が得られた場合には、前記得られ
   た探索点を新たな基準点とし、元の基準点から新たな基
   準点に向かう方向を探索方向として再設定するステップ
   と、 （ｂ６）ループ回数が所定の回数を超えているか否か判
   定し、ループ回数が所定回数に満たない場合、第２のス
   テップ（ｂ２）に戻って、再度探索範囲が設定され、順
   次、輪郭線の探索を行うステップと、 （ｂ７）ループ回数が所定回数を越えた場合には、探索
   ループを終了し、これまでに得られた一連の基準点集合
   を輪郭線として出力し、輪郭線探索処理を終了するステ
   ップと、 を含む、ことを特徴とする請求項２記載の物体輪郭抽出
   方法。
4. 【請求項４】前記ステップ（ａ１）の前に探索条件設定
   処理ステップを備え、 探索条件設定処理ステップ（ａ０）が、 （ｃ１）前記画像入力手段により撮影された対象物体を
   含む画像を取り込むステップと、 （ｃ２）表示装置上に対象画像を表示して操作者に入力
   を促すステップと、 （ｃ３）操作者が画像中の対象物体の１体について特徴
   を示す輪郭線を、入力手段から入力し、基準点を含め輪
   郭上の点を適宜選択した際に、前記操作者により選択さ
   れた輪郭線及び代表点の座標情報を、そのフレームにお
   ける輪郭情報として記録するステップと。 （ｃ４）輪郭線入力処理の後、指定枚数の入力画像につ
   いて輪郭情報の取得が終了したか否かを調べ、終了して
   いない場合には、前記ステップ（ｃ１）に戻るステップ
   と、 （ｃ５）指定の枚数の画像について上記の処理が終了し
   た場合、収集された全ての輪郭線情報について指定され
   た代表点で区切られる各区間毎に所定の長さ以下になる
   ように輪郭線を分割し、分割された小区間の端点を結ぶ
   ベクトルを基準点から離れる方向に向かうように定める
   ステップと、。 （ｃ６）得られたベクトル群を対応する代表点間の区間
   毎に集計し、ベクトルの平均および分散、区間毎の分割
   数の平均を算出し、これら結果をもとに、初期基準点の
   探索条件、初期探索方向の設定、各探索段数毎の探索範
   囲を決定するステップと、 を含む、ことを特徴とする請求項２記載の物体輪郭抽出
   方法。
5. 【請求項５】画像中の物体輪郭を抽出する物体輪郭抽出
   装置において、 対象となる物体を含む画像を取り込む画像入力手段と、 前記画像入力手段により得られた画像情報から各画素毎
   にエッジの強度及び方向を算出するエッジ算出手段と、 前記エッジ算出手段により求められた各画素のエッジの
   強度及び方向を用いて、検出対象が有する輪郭形状に含
   まれると想定されるエッジ点を探索し、初期基準点の集
   合を得る初期基準点探索手段と、 前記初期基準点探索手段により求められた各初期基準点
   を中心に、所定の条件に従い探索範囲を設定し、前記エ
   ッジ算出手段により求められたエッジ強度が所定の条件
   をみたし、エッジ方向が輪郭形状が満たす所定の方向を
   示す点を前記探索範囲内で探索し、求められた点を新た
   な基準点として、同様の処理を繰り返して得られる点列
   を、各初期基準点に対する輪郭線として探索する輪郭線
   探索手段と、 前記輪郭線探索手段により得られた輪郭線群を出力する
   探索結果出力手段と、 を備えたことを特徴とする物体輪郭抽出装置。
6. 【請求項６】前記輪郭線探索手段が、 前記初期基準点探索手段により得られた各初期基準点毎
   に、検出目的とする輪郭形状に応じて定められる、一つ
   または複数の初期探索方向を設定する初期探索方向設定
   手段と、 前記初期探索方向設定手段により設定された各初期探索
   方向毎に、所定の条件に従って探索範囲を定める探索範
   囲設定手段と、 前記探索範囲設定手段によって定められた探索範囲内に
   おいて、前記エッジ算出手段により得られた、エッジ強
   度が最大であり、かつエッジ方向が輪郭形状が満たす所
   定の方向を示す点を探索するリンク点探索手段と、 前記リンク点探索手段により探索された点を新たな基準
   点として定め、探索方向を変更して、前記探索範囲設定
   手段に与えるとともに、一定回数の繰り返しを終えるな
   ど所定の条件を満たす場合に、既に探索された点列を、
   物体輪郭として前記探索結果出力手段に与える基準点再
   設定手段と、 を備えたことを特徴とする請求項５記載の物体輪郭抽出
   装置。
7. 【請求項７】前記初期探索方向設定手段において、前記
   初期基準点探索手段により得られた各初期基準点毎に、
   複数の検出目的とする輪郭形状に応じて定められる、一
   つまたは複数の初期探索方向を設定し、 前記探索範囲設定手段において、前記初期探索方向設定
   手段により設定された各初期探索方向毎に、複数の検出
   目的とする輪郭形状それぞれに対応する各探索範囲を所
   定の条件に従い定め、 前記リンク点探索手段において、前記探索範囲設定手段
   により定められた各探索範囲内において、前記エッジ算
   出手段により求められたエッジ量が最大かつエッジ方向
   が輪郭形状が満たす所定の方向を示す点をそれぞれ探索
   し、得られた複数の探索点から所定の条件に基づき輪郭
   の存在する点を探索する、 ことを特徴とする請求項６記載の物体輪郭抽出装置。
8. 【請求項８】前記画像入力手段により取得された、検出
   対象を含む複数枚の画像を、操作者に提示して検出対象
   の輪郭を指定させ、得られた輪郭情報を集計して探索範
   囲の設定条件を決定する探索条件設定手段をさらに備え
   たことを特徴とする請求項５記載の物体輪郭抽出装置。
9. 【請求項９】前記探索条件設定手段が、前記画像入力手
   段から取得された、対象物体を含む複数枚の画像を表示
   手段を用いて、操作者に呈示する対象画像表示手段と、 位置入力手段と、を備え、 前記対象画像表示手段により表示された画像中の各対象
   輪郭を操作者が指定することにより得られる指定輪郭線
   を入力する指定輪郭線入力手段と、 前記指定輪郭線入力手段により得られた各指定輪郭線を
   分割し、ベクトル列とする輪郭情報分割手段と、 前記輪郭情報分割手段により得られたベクトル群により
   探索範囲の設定条件を定める探索条件演算手段により構
   成され、 得られた探索条件を用いて探索範囲を定め対象輪郭を検
   出する、 ことを特徴とする請求項８記載の物体輪郭抽出装置。
10. 【請求項１０】対象となる物体を含む画像を取り込む画
    像入力手段と、 前記画像入力手段により得られた画像情報から各画素毎
    にエッジの強度及び方向を算出するエッジ算出手段と、
    を備え、画像中の物体輪郭を抽出する画像処理装置にお
    いて、 （ａ１）前記エッジ算出手段により得られた各画素のエ
    ッジの強度及び方向を用いて、検出対象が有する輪郭形
    状に含まれると想定されるエッジ点を探索し、初期基準
    点の集合を得る初期基準点探索処理と、 （ａ２）前記初期基準点探索処理により得られた各初期
    基準点を中心に、所定の条件に従い探索範囲を設定し、
    前記エッジ算出手段によって求められたエッジ強度が所
    定の条件を満たし、エッジ方向が輪郭形状が満たす所定
    の方向を示す点を前記探索範囲内で探索し、得られた点
    を新たな基準点として同様の処理を繰り返して得られる
    点列を、各初期基準点に対する輪郭線として探索する輪
    郭線探索処理と、 （ａ３）前記輪郭線探索処理により得られた輪郭線群を
    出力する探索結果出力処理と、の前記処理（ａ１）乃至
    （ａ３）を前記画像処理装置を構成するコンピュータに
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の記録媒体において、 前記（ａ２）の輪郭線探索処理が、 （ｂ１）前記初期基準点探索処理により求められた各初
    期基準点毎に、検出目的とする輪郭形状に応じて定めら
    れる、一つまたは複数の初期探索方向を設定する初期探
    索方向設定処理と、 （ｂ２）前記初期探索方向設定処理により設定された各
    初期探索方向毎に、所定の条件に従って探索範囲を定め
    る探索範囲設定処理と、 （ｂ３）前記探索範囲設定処理により定められた探索範
    囲内において、前記エッジ算出手段により求められた、
    エッジ強度が最大であり、かつエッジ方向が輪郭形状が
    満たす所定の方向を示す点を探索するリンク点探索処理
    と、 （ｂ４）前記リンク点探索処理により探索された点を新
    たな基準点として定め、探索方向を変更し、前記探索範
    囲設定処理に与えるとともに、一定回数の繰り返しを終
    えるなど、あらかじめ定められた所定の条件を満たす場
    合に、既に探索された点列を物体輪郭として、前記探索
    結果出力処理に与える基準点再設定処理と、を備え、 前記処理（ｂ１）乃至（ｂ４）を、前記コンピュータに
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の記録媒体において、 前記（ｂ１）の初期探索方向設定処理において、 （ｃ１）前記初期基準点探索処理により得られた各初期
    基準点毎に、複数の検出目的とする輪郭形状に応じて定
    められる、一つまたは複数の初期探索方向を設定するス
    テップと、 （ｃ２）前記探索範囲設定処理において、前記初期探索
    方向設定処理により設定された各初期探索方向毎に、複
    数の検出目的とする輪郭形状それぞれに対応する各探索
    範囲を、所定の条件に従って、定める処理と、 （ｃ３）前記リンク点探索処理において、前記探索範囲
    設定処理により定められた各探索範囲内において、前記
    エッジ算出手段によって求められたエッジ強度が最大で
    あり、かつ、エッジ方向が輪郭形状が満たす所定の方向
    を示す点をそれぞれ探索し、得られた複数の探索点から
    所定の条件に基づき輪郭の存在する点を探索する処理、 を備え、 前記処理（ｃ１）乃至（ｃ３）を、前記コンピュータに
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
13. 【請求項１３】請求項１０記載の記録媒体において、 前記画像入力手段により取得した検出対象を含む複数枚
    の画像を操作者に提示して検出対象の輪郭を指定させ、
    得られた輪郭情報を集計して探索範囲の設定条件を決定
    する探索条件設定処理を備え、 前記探索条件設定処理が、 （ｄ１）前記画像入力手段から取得した、対象物体を含
    む複数枚の画像を表示手段を用いて操作者に呈示する対
    象画像表示処理と、 （ｄ２）前記対象画像表示手段により表示された画像中
    の各対象輪郭を操作者が指定することにより得られる指
    定輪郭線を入力する指定輪郭線入力処理と、 （ｄ３）前記指定輪郭線入力処理により得られた各指定
    輪郭線を分割しベクトル列とする輪郭情報分割処理と、 （ｄ４）前記輪郭情報分割処理により得られたベクトル
    群により探索範囲の設定条件を定める探索条件演算処理
    と、 を備え、得られた探索条件を用いて探索範囲を定め対象
    輪郭を検出し、 前記処理（ｄ１）乃至（ｄ４）を、前記コンピュータに
    実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。