JP2617135B2 - 連結領域のラベル付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 連結領域のラベル付け装置に係り、特に画像中に存在
する複数個の領域について、夫々の領域を構成する各画
素にその領域に固有のラベルを付与する連結領域のラベ
ル付け装置に関し、 連結領域のラベル付け装置の格納装置や処理装置の性
能を特に向上させることなくとも複雑な画像のラベル付
け処理を完全に実行することを目的とし、 連結領域のラベル付け装置をラベル付け部と、接続関
係整理部と、ラベル接続関係格納部と、クラスタリング
部と、ラベル更新部と、暫定ラベルのクラスタリングが
終了するまでラベル付けされ、またはラベル付け途中の
画像を保持する格納手段と、暫定ラベル付け部に、格納
手段の格納した画像データ及び新たな画像データの何れ
かを入力させる入力選択手段とから構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、連結領域のラベル付け装置に係り、特に画
像中に存在する複数個の領域について、夫々の領域を構
成する各画素にその領域に固有のラベルを付与する連結
領域のラベル付け装置に関する。

画像処理技術を利用した部品の検査や、医療分野にお
ける血球検査、細胞診においては、画像中に存在する複
数の物体を識別する必要がある。このため、読み取った
画像中の夫々の物体に例えば番号を表示するラベルを付
与する処理を行なう。このラベル付け処理は画像中の複
数の物体を識別するために必須の技術で、高速且つ経済
的に行なう装置の実現が望まれている。

〔従来の技術〕

従来、上述のラベル付け装置として第７図に示すもの
が提案されている。この装置は、テレビカメラで撮影し
た画像を前処理部で第12図（ａ）で示すように、背景を
“0"物体の像を“FF"とする二値化処理及び雑音の除去
等の処理を行なった画像についてラベル付け処理を行な
うもので、出力として第12図（ｂ）に示すように各物体
を表示する画素にラベル番号（例えば“1"、“2"…の
値）を付与した画像データを出力するものである。第８
図において21は入力された各画素に対して順に暫定ラベ
ルを付与すると共に既にラベル付けされた近傍画素との
接続関係を出力する暫定ラベル付け部、22は検出された
接続関係を整理し、重複を除く接続関係整理部、23は暫
定ラベル間の接続関係を格納するラベル接続関係格納
部、24は暫定ラベル間の接続関係を追跡し直接間接を問
わず、互いに接続している暫定ラベルを検出するクラス
タリング部、25はクラスタリング結果により暫定ラベル
を更新するラベル更新部、26は暫定ラベルのクラスタリ
ングが終了するまでラベル付けされた画像を保持するデ
ィレイ用バッファを示している。同図に示した連結領域
のラベル付け装置において、入力された二値画像は、暫
定ラベル付け部21において第９図に示すように局所的な
ウインドウを走査させて、第10図に示すようなラベル付
け論理に従って領域に含まれる各画素毎に暫定的にラベ
ルが付される。これにより画像中の各領域は異なる暫定
ラベルの付与された連続した小領域となる。暫定ラベル
付け部21では第11図に示した論理により小領域が接する
部分で画素毎に２つの暫定ラベルの接続関係を抽出す
る。抽出された接続関係は接続関係整理部22に置いて重
複を除かれ、ラベル接続関係格納部23において、クラス
タリング部24で扱い易いデータ構造に変換される。クラ
スタリング部24では２つの暫定ラベルを追跡し、領域毎
に分類して暫定ラベルと各領域毎に固有なラベルとの変
換テーブルを作成する。暫定ラベル付け部21で暫定ラベ
ルの付与された画像はディレイ用バッファ26においてク
ラスタリングが終了するまで遅延させられた後、ラベル
更新部25において変換テーブルを参照して、各領域に唯
一のラベルが付与されたラベル画像となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上述した従来の連結領域のラベル付け装置に
あっては、動く画像にラベル付与を行なうため各処理部
においてデータをパイプライン処理を行なうものとして
各処理部の処理時間をビデオレート（1/30sec）以下と
しているため認識した図形によってはその処理が終了し
ないことがある。これは暫定ラベルのクラスタリングは
ソフトウエアによる逐次処理としているため暫定ラベル
の数が多かったり、暫定ラベルの数にかかわりなく接続
の数が多かったりする場合である。

また、上述の従来の連結領域のラベル付け装置にあっ
ては画像中の領域の形状が複雑な場合には暫定ラベルデ
ータが装置のバス幅では表現できない場合や、暫定ラベ
ル同士の接続関係がラベル接続関係格納部に格納できな
い場合があり、このような場合には処理を全て終了させ
ることができないという問題がある。

そこで本発明は、連結領域のラベル付け装置自体格納
装置や処理装置の性能を特に向上させることなく複雑な
画像のラベル付処理を完全に実行することができる連結
領域のラベル付け装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にあって、上記の課題を解決するための手段
は、入力された画像の各画素に対して順に暫定ラベルを
付与すると共に既にラベル付けされた近傍画素との接続
関係を出力する暫定ラベル付け部１と、検出された接続
関係を整理し、重複を除く接続関係整理部２と、暫定ラ
ベル間の接続関係を格納するラベル接続関係格納部３
と、暫定ラベル間の接続関係を追跡し直接間接を問わ
ず、互いに接続している暫定ラベルを検出するクラスタ
リング部４と、クラスタリング結果により暫定ラベルを
更新するラベル更新部５と、を備え、上位装置の制御に
よりパイプライン方式で作動する連結領域のラベル付け
装置において、上記暫定ラベル付け部１は暫定ラベルの
発生数がオーバーフローしたとき上位装置にフラグを立
ち上げるものとし、また、クラスタリング部４は更新ラ
ベルの発生数がオーバフローしたとき、及び、所定時間
内に処理が終了しないときに、上位装置にフラグを立ち
上げるものとし、暫定ラベルのクラスタリングが終了し
た画像、またはラベル付け途中の画像を保持する格納手
段６と、上記各フラグに基づいた上位装置の判断に従
い、上記暫定ラベル付け部１に上記格納手段６の格納し
た画像データ及び新たな画像データの何れかを入力させ
る入力選択手段７とを有することである。

〔作用〕

本発明によれば、連結領域のラベル付け処理中にオー
バーフローが生じても、連結領域のラベル付け処理の途
中結果は格納部に格納されており、この格納された画像
データを入力選択手段で再び暫定ラベル付加手段に入力
し入力画像の全てにラベル付け処理が終了するまでこの
処理を行なうことができ、連結領域のラベル付け処理を
完全に行なう事ができる。

〔実施例〕

以下本発明に係る連結領域のラベル付け装置の実施例
を図面に基づいて説明する。

第２図乃至第６図は本発明に係る連結領域のラベル付
け装置の実施例を示すものである。本実施例において、
連結領域のラベル付け装置は入力された各画素に対して
順に暫定ラベルを付与すると共に既にラベル付けされた
近傍画素との接続関係を出力する暫定ラベル付け部11
と、検出された接続関係を整理し、重複を除く接続関係
整理部12と、暫定ラベル間の接続関係を格納するラベル
接続関係格納部13と、暫定ラベル間の接続関係を追跡し
直接間接を問わず、互いに接続している暫定ラベルを検
出するクラスタリング部14と、クラスタリング結果によ
り暫定ラベルを更新するラベル更新部15と、暫定ラベル
のクラスタリングが終了するまでラベル付けされまた、
ラベル付け途中の画像を保持する格納手段16と、上記暫
定ラベル付け部に、上記格納手段の格納した画像データ
及び新たな画像データの何れかを入力させる入力選択手
段17と従来と同様のディレイ用バッファ18とを有してい
る。

本実施例において、従来例に示した連結領域のラベル
付け装置との差は、上述の入力選択手段17を設けたこと
と、暫定ラベル付け部11、ラベル接続関係格納部13及び
クラスタリング部14においてオーバフローが生じたとき
オーバーフローフラグを立ち上げる機能を付加したこ
と、暫定ラベル付け部11に多値信号の入力を許して、暫
定ラベル付けの論理を変更したこと及び画像メモリには
ラベル付けの最終結果だけではなく途中結果をも格納で
きるようにしたことであり、他の基本的構成は上述した
従来のラベル付け装置と同一であるから、それらの詳細
な説明は省略する。本実施例において上記のオーバーフ
ローフラグが立ち上がり、マイクロプロセッサ（MPU）
に入力したとき、マイクロプロセッサは予めなされてい
る選択によりラベル付け処理をビデオレートで行なうた
め、今回ラベル付け処理をこの段階で打ち切り、次の入
力画像の処理を行なうか、入力画像再処理を行ない、完
全にラベル付けされた静止画像を得るかを決定し、入力
選択手段を作動させ、暫定ラベル付け部に新たな画像信
号を入力するか、画像メモリの格納する画像データを入
力させるかを選択する。

次に本実施例に係る連結領域のラベル付け装置の動作
を説明する。

当初、入力選択手段17は新たな二値画像を暫定ラベル
付け部11に送出する方向に切替られており、暫定ラベル
付け部11は第３図に示すような窓ａ、窓ｂ及び窓ｃから
成るウインドウを走査して、第４図及び第５図に示す論
理に従ってウインドウの窓ａ、窓ｂ及び窓ｃからの読み
取り値によりラベル発生、ラベルの維持、ラベルの延長
を行なう。この例においては従来と異なり再度以降のラ
ベル付け処理を行なえるように、多値画像に対処できる
論理としている。本実施例においては画像データは８ビ
ットで入力されるものとし、背景を表す画素を“0"、領
域を表す画素を“FF"とし、“1"から“FE"迄を更新ラベ
ルとしている。また、暫定ラベルを12ビットで表現し
“100_（16）”以上を暫定ラベルとして、暫定ラベルの
最大値は“FFF_（16）”としている。この暫定ラベル付
け部11で上記のデータでは暫定ラベル付けができないと
きにはオーバーフローフラグを立ち上げる。

暫定ラベル付けが終った画像データは接続関係整理部
12で接続関係が整理され、更にラベル接続関係格納部13
に格納される。この時オーバーフローが発生したときに
もオーバーフローフラグが立ち上げられる。更にこの画
像データがクラスタリング部14に入力されクラスタリン
グが行なわれる。クラスタリング部において、第４図に
示すように、最初に最大更新ラベル迄更新ラベルについ
てクラスタリングを行ない（ST1）（“1"〜最大更新ラ
ベル）、次に暫定ラベルについて最大暫定ラベルまでク
ラスタリングを行なう（ST2）（“100_（16）”〜最大暫
定ラベル）。

このクラスタリング部14において、暫定ラベルがオー
バーフローの場合にはラベル更新部15において、暫定ラ
ベル“FFF"の更新ラベルとして原画像で領域を表示する
“FF"を設定する。

クラスタリングオーバーフローの場合には、暫定ラベ
ルクラスタリング中に割込をかけ、更新ラベルが付与さ
れていない暫定ラベルに元画像で領域を表示する“FF"
を更新テーブルに設定して（ST3）、クラスタリングを
終了する。

この段階においてクラスタリングが終了しなかった場
合には画像は、クラスタリングが終了した領域について
はラベルが付され、未だラベル付けが終了していない領
域の画素には原画像で領域を表示する画像“FF"が、更
に背景を表す画素には“0"が付された状態となってい
る。

この段階において、画像を動画としてビデオレート内
で処理するものと設定されている時にはこの未完了のラ
ベル付けがされた画像が出力される。

一方静止画像でもよいから完全なラベル付けを行なう
場合にはこの画像データを格納しておきマイクロプロセ
ッサの指示により所定のタイミングで入力選択手段17を
介して再度暫定ラベル付け部11に入力して、再度ラベル
付けを行なうことにより完全なラベル付けを行なうこと
ができる。次に本発明における再度のラベル付け処理に
ついて説明する。

本実施例においてラベル付け装置は、上述したように
以下の３種類のオーバーフローに対処する手段を有す
る。また、第７図にオーバーフローを起こした場合の本
発明の具体例を示す。第７図において、暫定ラベルの最
大値は106であり、それ以降の暫定ラベルにはFFFが付与
される（同図ａ）。FFFとの接続関係は抽出されず、FFF
の更新ラベルにはFFが付与される（同図ｂ）。二回目の
暫定ラベル付けでは、１〜３の更新ラベルはそのまま残
り、FFFの部分に暫定ラベルが付与される。今度は更新
ラベル３と暫定ラベル101,102との接続関係が検出され
（同図ｃ）、新たな更新ラベルとして改めて３が付与さ
れる。

暫定ラベルオーバーフロー たとえ暫定ラベル付与においてオーバーフローが起き
ようと処理を中断することはせず、それ以降の図形要素
には全てオーバーフロー用の暫定ラベル値（FFF）を付
与する。クラスタリングにおいて、オーバーフロー用の
暫定ラベル値に対しては、オーバーフロー用の更新ラベ
ル値（FF:原画像において図形要素の画像に付与されて
いる画素値と同一）を付与する。

オーバーフロー用の暫定ラベル値には接続関係を抽出
せず（第５図）、クラスタリングが終了した画像におい
ては、同一のラベル値の画素のみから成る図形画素のみ
ではなく、オーバーフローした画素FFが混在した図形要
素も存在する。

クラスタリングオーバーフロー クラスタリング処理が時間内に終了しなかった場合、
クラスタリング処理中に割り込みがかかる。この場合、
割り込みが発生した時に付与されていた更新ラベルに対
応する暫定ラベル、および未だ更新ラベルが付与されて
いない暫定ラベルには、と同様にFFを付与する。

更新ラベルオーバーフロー 図形要素の数がシステムで付与することのできる（更
新）ラベル数を上回っていた場合を更新ラベルオーバー
フローとしてオーバーフローを発生させる。本発明で
は、更新ラベルオーバーフローが発生した図形要素以降
の図形要素には全てFFを付与する。

以上により、ラベル付け処理中にオーバーフローが発
生した際に、処理を中断せずにラベル付け処理の中間結
果（図形要素を構成する画素がFFのみではなく,1〜FEの
画素を含む値になっている）の画像を出力している。オ
ーバーフローが発生した時あらかじめMPUに設定してお
いた指示により、新たな画像についてラベル付け処理を
行うか（Ａ）、今回出力した画像に対してもう一度ラベ
ル付け処理を実行するか（Ｂ）を選択することができ
る。ただし、Ｂの場合、図形要素内で１〜FEの値が付与
された部分については、既にクラスタリング処理が施さ
れており、二度目に付与される暫定ラベルの数は少なく
なり、二度目のラベル付け処理ではクラスタリング処理
に必要な時間は短縮されている。

従って本実施例によれば、必要に応じて、完全なラベ
ル付けが必要な時には、その旨の指定を行なっておけ
ば、複雑な画像データであっても複数回に分けて完全な
ラベル付けを行なうことができ、この際、特にラベル付
け装置の能力を高いものとする必要はない。

なお上記明細実施例では、オーバーフロー用の暫定ラ
ベル（FFF）には接続関係を抽出していないものとした
が、これは、オーバーフロー用の暫定ラベルにも接続関
係を抽出し、FFFと間接・直接を問わず接続している暫
定ラベルにはオーバーフロー用の更新ラベル（FF）を付
与するようにしてもよい。このようにすれば、得られる
画像は、画素値がFFである図形要素は複数存在するが、
他の画素値を有する図形要素はラベル付け処理が成され
ており、完全に分離する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば連結領域のラベ
ル付け装置を、ラベル付け部と、接続関係整理部と、ラ
ベル接続関係格納部と、クラスタリング部と、ラベル更
新部と、暫定ラベルのクラスタリングが終了するまでラ
ベル付けされ、またはラベル付け途中の画像を保持する
格納手段と、暫定ラベル付け部に、格納手段の格納した
画像データ及び新たな画像データの何れかを入力させる
入力選択手段とから構成しており必要に応じて、完全な
ラベル付けが必要な時には、その旨の指定を行なってお
けば、複雑な画像データであっても複数回に分けて完全
なラベル付けを行なうことができ、この際、特にラベル
付け装置の能力を高いものとする必要はないという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明にかかる領域
のラベル付け装置の実施例を示すブロック図、第３図は
第２図に示した連結領域のラベル付け装置の暫定ラベル
付け部で使用するウインドウを示す図、第４図は第２図
に示した連結領域のラベル付け装置の暫定ラベル付けの
論理を示す図、第５図は第２図に示した連結領域のラベ
ル付け装置の接続関係に検出論理を示す図、第６図は第
２図に示した連結領域のラベル付け装置のクラスタリン
グの状態を示すフローチャート、第７図は再度のラベル
付けの状態を説明する図、第８図は従来の連結領域のラ
ベル付け装置を示すブロック図、第９図は第８図に示し
た連結領域のラベル付け装置の暫定ラベル付け部で使用
するウインドウを示す図、第10図は第８図で示した領域
のラベル付け装置の暫定ラベル付けの論理を示す図、第
11図は第８図に示した領域のラベル付け装置の接続関係
の検出論理を示す図、第12図は領域のラベル付けを示す
図である。 １……暫定ラベル付け部 ２……接続関係整理部 ３……ラベル接続関係格納部 ４……クラスタリング部 ５……ラベル更新部 ６……格納手段 ７……入力選択手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された画像の各画素に対して順に暫定
   ラベルを付与すると共に既にラベル付けされた近傍画素
   との接続関係を出力する暫定ラベル付け部（１）と、 検出された接続関係を整理し、重複を除く接続関係整理
   部（２）と、 暫定ラベル間の接続関係を格納するラベル接続関係格納
   部（３）と、 暫定ラベル間の接続関係を追跡し直接間接を問わず、互
   いに接続している暫定ラベルを検出するクラスタリング
   部（４）と、 クラスタリング結果により暫定ラベルを更新するラベル
   更新部（５）と、 を備え、上位装置の制御によりパイプライン方式で作動
   する連結領域のラベル付け装置において、 上記暫定ラベル付け部（１）は暫定ラベルの発生数がオ
   ーバーフローしたとき上位装置にフラグを立ち上げるも
   のとし、 また、クラスタリング部（４）は更新ラベルの発生数が
   オーバフローしたとき、及び、所定時間内に処理が終了
   しないときに、上位装置にフラグを立ち上げるものと
   し、 暫定ラベルのクラスタリングが終了した画像、またはラ
   ベル付け途中の画像を保持する格納手段（６）と、 上記各フラグに基づいた上位装置の判断に従い、上記暫
   定ラベル付け部（１）に上記格納手段（６）の格納した
   画像データ及び新たな画像データの何れかを入力させる
   入力選択手段（７）とを有することを特徴とする連結領
   域のラベル付け装置。