JP2002099911A - ラスタ像のベクトル化のコンピュータ自動化による方法 - Google Patents

ラスタ像のベクトル化のコンピュータ自動化による方法

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JP2002099911A JP2001214171A JP2001214171A JP2002099911A JP 2002099911 A JP2002099911 A JP 2002099911A JP 2001214171 A JP2001214171 A JP 2001214171A JP 2001214171 A JP2001214171 A JP 2001214171A JP 2002099911 A JP2002099911 A JP 2002099911A
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ウォン チン チェウン コンラッド
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 線の網状組織をベクトル化するのに、従来の
方法は交差する線、短い線、歪みのある線の処理に問題
があり、処理速度が遅いという欠点がある。この様な欠
点の無いベクトル化の方法を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 線の網状組織のビットマップ像の線、交
差、形状を解析し、これらを順次処理して、前記網状組
織をベクトル化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラスタファイル
（raster files）から像、特に図面をベクトル化してそ
の後使用し処理できる前記像の正確な図形表現を与え
る、コンピュータ自動化による方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】全ての技術的計画は結果的に図面の形成
に帰着する。これらの図面はしばしばコンピュータ支援
作図技術により作成され、電子的図形ファイルとなる。
しかし一般的には、図面は鉛筆と紙を用いて作成され
る。電子的に作成された図面ファイルは格納、検索、修
正が容易である点において紙を用いた図面よりも相当に
有利である。電子的作成図面は紙を用いた図面の修正に
要する時間の数分の１で修正できる。さらに、紙を用い
た図面よりもはるかに速くコピーし、分配できるという
利点がある。インターネットの出現によって、これは重
要な問題である。
【０００３】従って、従来の紙を用いた作図を、使用者
が図面を使用し処理できるような電子的方式に変換し、
かつ電子的方式の全ての利点を備えるようにすることに
ついて大きな要望がある。この変換は通常スキャナを用
いて図面をスキャンしてその図面のラスタ（ビットマッ
プ）像を形成することにより達成できる。一度図面がス
キャンされると、ベクトル化の処理により有用な図形方
式に変換することができる。
【０００４】現在市場には、ビットマップ像をＣＡＤの
ソフトウエアが利用可能な図形方式に変換するための各
種のベクトル化技術がある。現在のベクトル化の方法は
その処理により２つのクラス、すなわちシンニング（th
inning）に基づくものと、ラン・レングス符号化（run
length encoding）（ＲＬＥ）に基づくものとの２つに
分類できる。これら方法は両者とも、ベクトルに関連す
る局部的情報（localinformation）にのみ依存してベク
トルを解析し、認識する。これらの方法は両者とも交差
する線、短い線、歪んだ線の処理に問題があり、特に交
差点に雑音が存在する場合、交差点を通して線を描く方
向を決めることが難しい。このため、後の処理アルゴリ
ズムにおいて多量の線検索と適正な結合のアルゴリズム
が必要となる。従ってこれらの技術は速度が遅い。さら
に、それらは精度に限界があり満足できない。これらの
欠点により、紙による作図を電子的図形ファイルに変換
する程度に限界が生じた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はラスタ／ビッ
トマップ像をベクトル化して有用な図形ファイルを形成
する従来の方法の欠点を克服する。
【０００６】
【発明の構成】本発明は、ビットマップ像をベクトル化
して、それにより中央処理装置がラスタ／ビットマップ
像に存在する線を解析し、その情報を予め画定されたア
ルゴリズムに従って処理してＣＡＤソフトウエアにより
処理できる有用な図形ファイルを形成するコンピュータ
自動化による方法に関する。本発明の方法は、前記ビッ
トマップ／ラスタ像に含まれる図形要素の間の幾何学的
関係を利用して、そのベクトル化の間全体として前記図
形要素を保持する。換言すれば、本発明は線全体を認識
するのみでなく、それと交差する線を認識する。その結
果として、全体のベクトル化処理の速度を速くすると共
に、精度を高くする。
【０００７】技術図面における多くの線は独立した線で
なく、互いに交差して線の網状組織を形成する。ラスタ
像を読取りベクトル化するために、最初に図面の中の意
味のある要素を表す線の網状組織、すなわち接続された
線の集合を画定することが必要である。線の網状組織の
第１の線が認識されると、線の網状組織の全ての他の線
はその線状組織内におけるそれらの線の連続性によって
認識することができる。これがベクトル化方法の基本的
ステップである。
【０００８】全図面をベクトル化する方法が図１のフロ
ーチャートに図示される。中央処理装置がラスタ像を走
査して、第１の線網状組織を見つける。線網状組織が見
つかると、それは全体的な線網状組織のベクトル化によ
り認識される。ついで、中央処理装置は次の線網状組織
を画定するため前記像を再び走査して、これを全体の像
の走査が完了するまで続ける。
【０００９】線網状組織の認識が図２のフローチャート
に図示される。線網状組織の認識は先ず線の方向と幅を
得るため核線分を確定する。核線分が認識されると、全
体の線は核線分を反対の２つの方向に成長させることに
より認識される。上記線の認識の間に、その線に沿った
全ての交差が認識される。線が認識された後に、繰返し
を避けるためその線にのみ対応するビットマップは像デ
ータから削除されねばならない。最後に中央処理装置
は、まず垂直交差（ＰＩ）を、ついで斜め交差（ＯＩ）
を、最後に複合交差（ＣＩ）を選択し、それら特定の交
差から検出された方向と幅を用いて交差する線の認識を
開始する。これらのステップは全体の線網状組織が認識
されるまで各交差について繰り返される。
【００１０】以下、本発明の方法の各ステップを詳細に
説明する。線網状組織の認識は最初に核線分を確定する
ことにより開始する。核線分は、交差を含まず最小の雑
音歪みをもつ線分、すなわち１つの線の方向と幅を特徴
とするその線の正規の線分である。
【００１１】検出される第１の黒い画素から開始し、所
定のアルゴリズムを使用して、その線の何れの点も予め
画定した制限内、例えばその点に交差する線が無く雑音
歪みのレベルが最小であるというような制限内にあるこ
とを確認することができる。
【００１２】中央処理装置により第１の黒い画素が検出
されると、その第１の黒い画素に中心のある一連の正方
形が形成される。その最も小さい正方形の大きさは線の
最大幅の２倍である。もし同じ長さをもった１組の隣接
するビットマップと正方形の間の交差が存在するなら、
その交差の中心点が核線分を構成する点の矩形領域の長
軸を決める。
【００１３】このようにして、歪みの無いまたは歪みが
最小で交差する線のない線の部分を同定することができ
る。核線分の長軸がその線の方向を示し、核線分の短軸
の長さがその線の幅を示す。
【００１４】核線分を画定すると、中央処理装置は次に
ブレッセンハム線収束アルゴリズム（Bresenham line c
onverging algorithm）を用いてビットマップ像を追跡
して、効率を高めるためその線の通路の何れかの方向に
おいて点位置を発生する。追跡通路は核線分の長軸の方
向に沿って核線分の中心点から開始し、その通路点に画
素が存在する限りその線の両方向に延長する。垂直方向
の延長（run）の長さは核線分の幅に同じか、それより
長い。
【００１５】追跡が白い画素を検出したときは、中央処
理装置は白い線分の長さを計算する。白い線分の長さが
所定の長さより大きいときは、その方向の追跡を停止す
る。
【００１６】線通路の方向を調整するため、垂直試験ア
ルゴリズムが使用される。ブレッセンハムアルゴリズム
を使用して、１組の走査線が現在の線通路上の点を通っ
て、すなわち核線分中心を通り該核線分の長軸に垂直に
形成される。もし、垂直な走査線が前記点により等分に
分割されるなら、その線通路は正しく、さもなければ中
央処理装置は正しい線通路が決められるまで線通路を調
整する。通路の走査長さは核線分の幅の３倍である。線
通路の方向を調整した後中央処理装置はその線を終点ま
で追跡する。
【００１７】追跡の方向が決められるので交差は核線分
からの線追跡には影響しない。もし、全追跡通路にただ
１つの黒い線分が存在するのみであるなら、それは１つ
の実線（solid line）と見なされる。さもなければ、中
央処理装置は黒と白の線分の規則性を分析して、破線
（dashed line）が存在するかを確かめる。
【００１８】中央処理装置はまたベクトル化された線の
通路に沿って垂直の並び（run）を解析してその上の交
差を検出する。もし垂直の並びの大きさがしきい値、す
なわち核線分の幅よりも連続して大きければ交差点が決
められる。交差の垂直の大きさの変化は交差の形式によ
り変化する。交差は３つの型式、すなわち垂直交差、斜
め交差、及び複合交差に分類される。垂直交差と斜め交
差はそれぞれ垂直の交差線と斜め交差線を示す。複合交
差は他の特定できない場合、例えば文字、または符号、
またはさらに複雑なものを含む。交差の各型式の詳細は
中央処理装置によりそれぞれ先入れ後出し（First-In-L
ast-Out）のスタック（stack）に、その回りに検出され
た情報と一緒に格納される。
【００１９】すでにベクトル化されているビットマップ
の繰返し使用を避けるため、ベクトル化された線にのみ
対応するビットマップは、その線がベクトル化されると
直ちに完全にその像から消去される。
【００２０】ついで中央処理装置は交差の特徴を解析し
てビットマップ像のどの部分を消去すべきかを決める。
その線解析の結果を用いて、交差をもたない線の部分が
完全に消去され、交差をもつ部分のみが残される。
【００２１】もし線の一方の側のみに垂直交差または斜
め交差が存在する場合は、交差の無い線の半分は線の中
央まで消去される。
【００２２】もし線の両側に垂直交差または斜め交差が
存在するならば、消去されるべき線の部分は線の各部分
における分岐の形状により決められる。従って、例えば
もし形状が、線の上部において左方向に傾斜する斜めの
線と、線の底部において右方向に傾斜する斜めの線であ
るなら、第１の斜めの線の中間点より下の線が消去さ
れ、第２の斜めの線の中間点より上の線が消去される。
【００２３】線のベクトル化された部分を消去すること
により処理すべき交差のみが残され、各交差はそこで以
下に説明する線網状組織を生じるように処理される。従
って、像データはベクトル化の間に次第に簡易化され、
ベクトル化の困難性が減少する。
【００２４】ついで中央処理装置は全ての交差の型式
を、垂直交差、斜め交差、最後に複合交差の順に点検す
る。各交差点において中央処理装置は交差線を上述の態
様で追跡する。
【００２５】各交差型式の優先順位は線の方向と幅を求
めるときの効率に基づいて指定される。垂直交差は方向
と幅が既に利用可能であるので高い優先順位をもつ。斜
め交差は方向を検出しなければならないので第２の優先
順位をもつ。複合交差は核線分検出を再度実行しなけれ
ばならないので、最低の優先順位をもつ。実体（entit
y）は線網状組織内の２つ以上の交差に関連しているこ
とを考慮すると、この優先順位は線網状組織を最も速く
ベクトル化することを保証するであろう。
【００２６】交差線が無くなれば、線網状組織のベクト
ル化は完了し、中央処理装置は新しい核線分のラスタ像
の走査を開始する。
【００２７】線と交差線を認識することにより線網状組
織が実現される。ラスタ像における線網状組織を認識す
る結果として、像をベクトル化して、使用され処理され
ることのできる図形像を形成することができる。
【００２８】
【実施例】本発明の方法を以下図面を参照して説明す
る。図３は垂直線２をもった斜め線１の拡大部分を示
す。第１の黒い画素３において、一連の正方形４、５が
中央処理装置により形成される。最小の正方形４の大き
さは線１の幅の２倍である。もしビットマップと正方形
の間に１組の隣接交差が存在し、その交差が同一または
ほぼ同一の長さ６をもつことを中央処理装置が検出する
ときは、その交差の中心点が核線分を形成する点の矩形
領域の長軸を決める。
【００２９】図４は上記の処理により中央処理装置によ
り決められた核線分７を示す。核線分の長軸に垂直な１
組の走査線８が中央処理装置により現在の線通路９に沿
って形成される。もし垂直な延長（run）１０が前記中
心点により等分に分割されるなら、その線通路は正しい
と見做される。
【００３０】図５は認識された線１１を示す。線の中に
各種交差１２が検出され、中央処理装置は更にこれら交
差を解析して交差の型式を決定する。さらに交差を解析
するため線の中心軸１３が中央処理装置により決められ
る。
【００３１】線が認識されると、ついで図６に示される
ように認識された線の部分で交差の無い部分１５が消去
される。交差１２の存在する所では、交差の型式に従っ
て、また交差が線の中心軸１３の一方の側にあるか、両
側にあるかに従って、認識された線の適当な部分が消去
される。交差が認識された線１４の一方の側のみに存在
するところでは、交差の形状に応じてその線の下方領域
が消去１６される。
【００３２】図７は線網状組織における第１の線のベク
トル化の結果とこの線に沿って検出された交差の型式を
示す。
【００３３】図８ａは、灰色線１７がラスタ像であり、
底部１８の黒線はベクトル化された線であり対応するビ
ットマップが消去されていることを示す。各種の交差点
１９、２０、２１はそれぞれベクトル化された線に沿っ
て検出された斜め交差、複合交差、垂直交差である。
【００３４】図８ａ〜図８ｆは順次ベクトル化される線
１８を示す。その順序は交差がスタック（stack）に入
力される順序により決められる。
【００３５】図８ｇは、ビットマップ画像の線が認識さ
れると、その線に対応するビットマップが画像から消去
されることを示す。これに基づいて、符号及び文字の並
びが、線の干渉なしに所定のアルゴリズムに従って認識
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】線網状組織のベクトル化のフローチャートであ
る。
【図２】線網状組織全体のベクトル化のフローチャート
である。
【図３】線上の核線分を決定するアルゴリズムを示す図
である。
【図４】線通路を追跡するアルゴリズムを示す図であ
る。
【図５】各種交差をもった線を示す図である。
【図６】ベクトル化された部分の消去された線を示す図
である。
【図７】ビットマップ画像における簡単な線網状組織を
示す図である。
【図８】図８ａ〜図８ｇを含み、線網状組織の第１の線
のベクトル化の結果とその線に沿って検出される各交差
の型式を示す図である。
【符号の説明】
１ 斜め線 ２ 垂直線 ３ 第１の画素 ４、５ 正方形 ７ 核線分 ８ 走査線 ９ 線通路 １０ ラン １１ 線 １２ 交差 １３ 線中心軸 １４ 認識された線 １５ 交差の無い部分 １６ 消去された部分 １７ 灰色の線 １８ 底部 １９ 斜め交差 ２０ 複合交差 ２１ 垂直交差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コンラッド ウォン チン チェウン 中国、ホンコン、カウルーン、カウルーン ベイ、 シェウン ユエット ロード ９、エンタプライズ スクウェア、 タワ ー １、テンス フロアー Ｆターム(参考） 5B057 AA13 CA12 CA16 CB12 CB16 CC04 CG10 CH01 DB02 DC03 DC09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 適当な命令によりプログラムされたコン
    ピュータの中央処理装置がビットマップ像の線、前記ビ
    ットマップ像の線に関連する交差と形状を解析し、それ
    を予め画定されたアルゴリズムに従って順次に処理し
    て、それら線に関連した全ての交差と形状と共に、それ
    ら線の完全にベクトル化された像を形成するようにし
    た、ビットマップ像の完全ベクトル化のコンピュータ自
    動化による方法。
  2. 【請求項２】 前記中央処理装置が前記ビットマップ像
    の各黒い画素を予め画定されたアルゴリズムに従って解
    析して、交差をもたず、雑音による歪みが予め画定され
    た制限内にある線分を決めるようにした、請求項１に記
    載のコンピュータ自動化による方法。
  3. 【請求項３】 前記中央処理装置が前記第１の黒い画素
    から交差をもたず、雑音による歪みが前記線の方向にお
    いて予め画定された制限内にある前記線分を走査し、前
    記線の位置、長さ、方向が予め画定されたアルゴリズム
    に従って決められ、ついで前記線の位置、長さ、方向が
    ベクトルに変換されて前記ビットマップ像に対応する前
    記線のベクトル化された像を形成する、請求項２に記載
    のコンピュータ自動化による方法。
  4. 【請求項４】 前記中央処理装置が予め画定されたアル
    ゴリズムに従って前記線に沿って検出された全ての交差
    線を解析し、前記交差線の方向、位置、長さが予め画定
    されたアルゴリズムに従って決められ、ついで前記交差
    線の方向、位置、長さがベクトルに変換されて前記ビッ
    トマップ像に対応する前記交差線のベクトル化された像
    を形成する、請求項３に記載のコンピュータ自動化によ
    る方法。
  5. 【請求項５】 前記中央処理装置により検出された線に
    関連する全ての線と交差は、前記中央処理装置によりベ
    クトル化されると前記ビットマップ像から消去され、つ
    いで前記中央処理装置が前記請求項に記載の全処理を繰
    返してそれに続く全ての線と交差線をベクトル化するよ
    うにした、請求項４に記載のコンピュータ自動化による
    方法。
JP2001214171A 2000-07-14 2001-07-13 ラスタ像のベクトル化のコンピュータ自動化による方法 Withdrawn JP2002099911A (ja)

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