JP2667430B2 - 画像つなぎ合せ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、地図や施設図面等の多角形入力画像をつ
なぎ合せて１枚の出力画像を構成する画像つなぎ合せ装
置に関する。

（従来の技術） 一般に、白地図や施設図面はある一定の大きさの矩形
状メッシュに分割された別々の図面として管理されてい
る。これらをスキャナのような入力装置で画像として計
算機に別々に入力し、計算機内部で一つの大画像として
再構成し、表示するという要求がある。

この場合、各入力画像を単純にそのままつなぎ合せる
と、スキャナの読取りピッチむらや、原画像の伸縮等に
よる入力歪のために、各画像間の境界線上で画像の不連
続が生じてしまい、スクロール表示したとき非常に見苦
しくなる。

また、原画像が大き過ぎて入力装置で１枚の画像とし
て入力できないために分割して入力する場合も、つなぎ
合せたとき同様な問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の技術では、地図等の空間的に連続し
た情報を持つ複数枚の多角形の入力画像を１枚の出力画
像としてつなぎ合せる場合、入力歪によって各画像間の
連続性を得ることができず、表示した場合に見苦しい画
像となってしまうという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決し、空間的に連続し
た情報を持つ複数枚の多角形入力画像を境界で不連続の
ない１枚の出力画像としてつなぎ合せることを可能とし
た画像つなぎ合せ装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は出力画像中で隣接する入力画像対について、
入力画像対間の境界線上での対応点をそれぞれ求め、そ
の対応点に基づいて入力画像対の少なくとも一方に、該
入力画像対のそれぞれの対応点を互いに一致させ、しか
も他の境界線上の空間的位置を変えないような幾何変換
を施した後、入力画像対をつなぎ合せるようにしたもの
である。

入力画像対間の境界線上での対応点をそれぞれ得る手
段は、例えば入力画像対のそれぞれの該境界線上での特
徴点を抽出し、入力画像対のそれぞれの特徴点どうしの
最適な対応付けを行ない、対応付けられた特徴点を対応
点として採用することにより実現される。

幾何変換を施す手段は、例えば入力画像対の少なくと
も一方について該入力画像対の境界線を含む所定の領域
を指定し、その領域を該境界線の方向に並んだ複数の矩
形領域に区切り、各矩形領域を対応点に基づいて台形変
換することにより実現される。

（作 用） 本発明では、出力画像中で隣接する入力画像対の少な
くとも一方が幾何変換されてから出力画像が再構成され
ることによって、入力画像の入力歪があっても、入力画
像間の境界線での不連続性のない出力画像が得られる。

この場合、入力画像対のそれぞれの該境界線上での特
徴点を抽出して最適な対応付けを行なうことにより、対
応付けられた特徴点を対応点とする方法を用いれば、対
応点が計算により自動的に求まるので、オペレータの負
担が軽減される。

さらに、幾何変換に際して入力画像対の境界線を含む
帯状領域を分割してなる矩形領域を台形変換すれば、入
力画像全体を幾何変換する場合に比較して計算量が少な
くなり、変換処理が簡単となる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る画像つなぎ合せ装置
の概略構成を示すブロック図である。同図において、入
力装置としてのイメージスキャナ１は、入力可能な大き
さに分割された地図や施設図面等を読取って、画像デー
タを出力する。この画像データはスキャナインタフェー
ス２を介して画像バス13へ送られ、メモリコントローラ
３により画像メモリ４に書込まれる。画像メモリ４内で
は、図面は背景を「０」，図形部分を「１」とする２値
データとして表現される。

画像メモリ４内の画像データはメモリコントローラ３
により読出され、ディスクコントローラ５を経て磁気デ
ィスク，光ディスク等のディスク６に格納される。画像
メモリ４内の画像データは、CRTコントローラ７を介し
てCRTディスプレイ８で適宜表示することが可能であ
る。

ポインティングデバイス９は例えばマウスであり、こ
のデバイス９によりCRTディスプレイ８の画面上をポイ
ンティングすると、ポインティングした位置の座標デー
タが得られるようになっている。

キーボード10は各種コマンド等を入力するためのもの
である。主記憶装置11には制御プログラムが格納され、
制御プロセッサ12はこの制御プログラムに従いシステム
バス14を通して各コントローラ3,5,7を制御する。

第２図は本実施例における画像つなぎ合せのための処
理全体の概略を示すフローチャートである。第２図にお
いて、まずステップS1で第３図に示すような複数枚の図
面上の画像をイメージスキャナ１により入力する。この
ステップS1の処理の詳細を示したのが第４図である。

第４図において、まず入力する図面を格納する画像フ
ァイルのファイル名をキーボード16によって入力し（ス
テップS11）、次いでイメージスキャナ１により図面上
の画像を入力する（ステップS12）。入力された画像は
画像メモリ４に一旦格納された後、ファイル名が付けら
れてディスク６に転送されることにより、画像ファイル
として格納される（ステップS13）。そして、入力すべ
き図面が全て読込まれるまでステップS14を経てステッ
プS11〜S13の処理を繰返すことにより、最終的に第３図
に示すように複数の図面はメッシュ状の位置情報をもっ
てディスク６内に全て格納されることになる。

次に、第２図のステップS2で画像つなぎ合せの前処理
として、入力された画像にアフィン変換によってスキュ
ー歪の補正と、図郭（図枠といもいう）の除去を行な
う。ステップS2の処理を詳細に示したのが第５図であ
る。

第５図において、まずディスク６から画像ファイルを
画像メモリ４にロードする（ステップS21）。画像メモ
リ４の内容はCRTディスプレイ８で表示される。このと
きポインティングデバイス９を用いて、図郭の内側の右
つ４つの角点の座標を読込む（ステップS22）。読込ま
れた座標は主記憶装置11に格納され、その座標に基づい
て制御プロセッサ12によりアフィン変換の係数が求めら
れる（ステップS23）。次に、この係数を用いて画像メ
モリ４内の画像をアフィン変換する。変換された画像は
図郭が除かれた矩形となっているが、図郭が残っている
場合は周囲に「０」を埋めてそれを除去した後、周囲付
近の図形のみを膨脹させることにより、図郭を完全に除
去する（ステップS24）。処理された画像を処理前の画
像と入替える形でディスク６に格納する（ステップS2
5）。そして、未処理の画像がなくなるまでステップS26
を経てステップS21〜S25の処理を繰返す。

こうして第２図のステップS2で前処理が施された画像
は、第３図に示すような位置関係を持っているが、従来
技術において説明したように、これらを単純につなぎ合
せたのでは、境界線上に不連続が生じる。そこで、第２
図のステップＳにおいて画像を隣接する画像と連続的に
つながるように、対応点の生成及びそれに基づく幾何変
換を主体とした処理を施す。この処理の概略は第６図に
示すように処理対象の画像Ａに対して、この画像Ａの上
部領域21を画像Ａの上側に隣接した画像Ｂに連続的につ
ながるように処理し、また右辺領域22を画像Ａの右側に
隣接した画像Ｃに連続的につながるように処理するとい
うものである。このような処理を第３図に示す（1,1）
の入力画像から順次ラスタースキャン方向に向かって全
ての入力画像について行なえば、全ての入力画像対間の
境界線上において連続的につながった大きな出力画像が
得られる。

第７図は第２図のステップＳにおける最初のステップ
S3の処理の詳細を示したものである。第７図において、
まず第３図の処理対象となる（i,j）の位置に当たる入
力画像（画像ファイル）を処理対象画像Ａとしてディス
ク６から画像メモリ４へロードする（ステップS31）。
次に、第８図に示すように、この処理対象画像Ａの画像
Ｂとの境界線上である最上部のラインをスキャンし、特
徴点、例えば黒の連なり中点｛x1′,x2′，…｝を対応
点の候補として主記憶装置11に記憶させる（ステップS2
2）。次に、（i,j−１）の位置にある画像Ｂをディスク
６から画像メモリ４へロードし、処理対象画像Ａとの境
界線である最下部のラインをスキャンして、同様に特徴
点である黒の連なりの中点｛x1,x2,…｝を対応点の候補
として主記憶装置11に記憶させる（ステップS33,S3
4）。

次に、こうして抽出された入力画像対A,Bの境界線上
での特徴点｛xi′｝と｛xi｝（但し、ｉ＝1,2,…）につ
いて最適な対応付け、すなわちマッチングを施す。xiと
xjとの対応付けは、 |xi′−xj|≦Ｔ、つまりユークリッド距離が閾値Ｔ
以下であること． ２つの対応点の候補の点列をグラフの節点と見な
し、対応付け可能な節点間を枝で結んだとき、a.枝は交
差しない,b.1つの節点から２つ以上の枝は出ない． という２つの条件を満たし、枝の数が最大となるよ
うに行なう。

こうして得られた対応付けのペアを（α1,β１），
（α2,β２），…（αl,βｌ）としたとすると、 を定義し、Ｃ（コスト）が最小のものを最適なマッチン
グとする。

この最適なマッチングを求めるには、DP（ダイナミッ
ク・プログラミング）手法を用いて解けばよい（吉田，
福村“ループフリーグラフと一次元系列とのマッチング
アルゴリズム”信学技報PRL76−04（1976−04）参
照）。

以上のようにして特徴点｛xi′｝と｛xi｝との自動対
応付けを行ない、その結果を第９図に示すような対応表
として主記憶装置11に格納する（ステップS35）。

但し、この自動対応付けの結果が全て正しいとは限ら
ないため、謝りのあった場合は第２図のステップS4にお
いてそれを修正し、最終的な対応点を得る。第２図のS4
の詳細を示したのが第11図である。また、10図にこの修
正作業時のCRTディスプレイ８上の表示例を示す。

第11図において、まず第10図に示すように画像メモリ
４にロードされている２つの画像（入力画像対）A,Bを
間に隙間をあけてCRTディスプレイ８上に表示し、第９
図に示した対応表に基づいて対応点の間に矢印を引く
（ステップS41）。

そして、マウス等のポインティングデバイス９を用い
てカーソル30により自動対応付け結果の誤っている部分
の矢印を削除したり、あるいは対応付けされていない不
足分を追加する（ステップS42）。これらの修正処理に
は、通常のCADと同様のシステムを利用することができ
る。こうして修正された結果にもとづいて新しい対応表
を作成し、修正前の対応表と置換える（ステップS4
3）。

次に、第２図のステップS5において、ステップS4で求
められた対応点（対応表）に基づいて、画像A,Bが連続
的につながるように処理対象画像Ａに幾何変換を施す。
説明を簡単にするため、画像A,Bにおける境界線上での
対応点をそれぞれ３点｛x1′,x2′,x3′｝と｛x1,x2,x
2｝とする。

第12図は第２図のステップS5の処理を詳細に示したも
のである。第12図において、まず作業を行なうために画
像メモリ４をクリアする（ステップS51）。次に、第13
図に示すように処理対象画像Ａ中の上部に予め定められ
た、高さを持つ斜線で示す帯状領域Ｍ（PQRS）をディ
スク６に格納されている画像ファイルより画像メモリ４
へロードする（ステップS52）。高さは入力画像対A,B
における境界線上の対応点について期待されるずれの度
合い、すなわち|x1′−x1|,|x2′−x2|,|x3′−x3|に応
じて決めておく。一般に、このずれが小さい場合は、ｙ
も小さく設定されている。

次に、帯状領域Ｍを第14図に示すようにx1′,x2′,x
3′を一端とする線分によって４つの矩形領域a,b,c,dに
区切り（ステップS53）、次いで各矩形領域a,b,c,dを
｛x1,x2,x2｝と｛x1′,x2′,x3′｝によって決定される
台形ａ′,b′,c′,d′に変換する（ステップS4）。すな
わち、処理対象画像Ａにおける対応点｛x1′,x2′,x
3′｝が画像Ｂにおける対応点｛x1,x2,x2｝に一致する
ように移動し、かつ処理対象画像Ａの、他の画像（例え
ば第６図の画像Ｃ）との境界線上の空間的な位置が変わ
らないように台形変換を行なう。この台形変換の方法
は、矩形領域の１ラインずつを伸縮・移動させることに
よって行なえばよい。こうして得られた台形ａ′,b′,
c′,d′をつなぎ合せると、帯状領域Ｍ（PQRS）と合同
となる。このようにして台形変換された帯状領域Ｍの画
像は、処理対象画像Ａと画像Ｂとの境界線を除く３辺、
すなわちPQ,QR,RSを保存している。このように台形変換
を帯状領域Ｍ内の全ての矩形領域a,b,c,dについて行な
った後、処理対象画像Ａ中の台形変換を施した帯状領域
Ｍと、この領域Ｍを除いた領域Ｎとをマーヂし、マーヂ
した画像を変換前の画像ファイルと置換える（ステップ
S55,S56）。

以下、第２図のステップS6において同様の操作を処理
対象画像Ａの右辺に隣接する画像Ｃを参照画像として処
理対象画像Ａについて行なう。そして、以上説明した一
連の処理をステップS7を経て第３図の（1,1）の位置か
ら順次（3,4）の位置の入力画像まで行なう。このよう
にして処理を施した画像ファイルを第３図に示すような
隣接関係をもって画像メモリ４へ隙間なく貼り合せるよ
うにロードすれば、CRTディスプレイ８上において境界
線上で境目を感じさせない連続的なつながりをもった画
像としてスクロール表示することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、次のように種々変形して実施することができる。

例えば対応点の生成を自動的に行なわず、第10図を用
いて説明した対応点の修正と同様の手順でマニュアルで
行なってもよい。

また、つなぎ合せの順序はつなぎ合せ結果に影響を与
えないので、第３図においてどのような順序でつなぎ合
せを行なってもよい。

また、つなぎ合わされるべき入力画像は同じ大きさ，
同じ形状である必要はない。

また、実施例では入力画像対（例えばA,B）をつなぎ
合せる場合、一方の画像Ａを処理対象画像とし、他方の
画像Ｂを参照画像として、画像Ａについてのみ幾何変換
を施したが、両方の画像A,Bについて幾何変換を施して
もよい。

さらに、本発明は１値画像のみでなく、多値画像（濃
淡画像）においても対応点が抽出できるものであれば、
適用が可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、出力画像中で隣接する入力画像対に
ついて、入力画像対間の境界線上での対応点をそれぞれ
求め、その対応点に基づいて入力画像対の少なくとも一
方に、該入力画像対のそれぞれの対応点を互いに一致さ
せ、かつ他の境界線上の空間的位置を変えない幾何変換
を施した後、入力画像対をつなぎ合せることによって、
入力画像の入力歪があっても、入力画像間の境界線での
不連続性のない出力画像を得ることができる。

また、入力画像対間の境界線上での対応点をそれぞれ
得る場合に、入力画像対のそれぞれの該境界線上での特
徴点を抽出し、入力画像対のそれぞれの特徴点どうしの
最適な材料付けを行ない、対応付けられた特徴点を対応
点とすれば、対応点を計算により自動的に求めることが
できるので、オペレータの負担を軽減することができ
る。

さらに、幾何変換において入力画像対の少なくとも一
方について該入力画像対の境界線を含む帯状領域を指定
し、その領域を該境界線の方向に区切った複数の矩形領
域を対応点に基づいて台形変換すれば、変換処理対象が
小さくて済むので、変換処理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像つなぎ合せ装置の
全体的な構成を示すブロック図、第２図は同実施例にお
ける画像つなぎ合せ処理の概略を示すフローチャート、
第３図はつなぎ合せられるべき入力画像の隣接関係を示
す図、第４図は第２図における図面入力ステップの処理
の詳細を示すフローチャート、第５図は第２図における
画像のアフィン変換と図郭の削除処理の詳細を示すフロ
ーチャート、第６図は連続的につなぎ合せる際の幾何変
換の処理対象領域を示す図、第７図は第２図における対
応点抽出処理の詳細を示すフローチャート、第８図は特
徴点である対応点の候補の抽出法を説明するための図、
第９図は対応点の自動対応付けの結果を示す図、第10図
は自動対応付け結果の修正時のディスプレイ上の表示例
を示す図、第11図は第２図における自動対応付け結果の
修正処理の詳細を示すフローチャート、第12図は第２図
における台形変換処理の詳細を示すフローチャート、第
13図及び第14図は台形変換処理の具体例を示す図であ
る。 １……イメージスキャナ、４……画像メモリ、６……デ
ィスク、８……CRTディスプレイ、９……ポインティン
グデバイス、11……主記憶装置、12……制御プロセッ
サ、16……キーボード、A,B……入力画像対、x1′〜x
3′,x1〜x3……対応点、Ｍ……帯状領域、ａ〜ｂ……矩
形領域、ａ′〜ｂ′……矩形変換結果。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空間的に連続した情報を持つ複数枚の多角
   形入力画像をつなぎ合せて１枚の出力画像を構成する画
   像つなぎ合せ装置において、 出力画像中で隣接する入力画像対について、入力画像対
   間の境界線上での対応点をそれぞれ得る手段と、 この手段により得られた対応点に基づいて、前記入力画
   像対の少なくとも一方に、該入力画像対のそれぞれの対
   応点を互いに一致させ、かつ他の境界線上の空間的位置
   を変えない幾何変換を施す手段と、 この手段により幾何変換された画像を含む入力画像対を
   つなぎ合せる手段とを備えたことを特徴とする画像つな
   ぎ合せ装置。
2. 【請求項２】入力画像対間の境界線上での対応点をそれ
   ぞれ得る手段は、入力画像対のそれぞれの該境界線上で
   の特徴点を抽出し、入力画像対のそれぞれの特徴点どう
   しの最適な対応付けを行ない、対応付けられた特徴点を
   対応点として採用することを特徴とする請求項１に記載
   の画像つなぎ合せ装置。
3. 【請求項３】幾何変換を施す手段は、入力画像対の少な
   くとも一方について、該入力画像対の境界線を含む帯状
   領域を指定し、この帯状領域を該境界線の方向に並んだ
   複数の矩形領域に区切り、各矩形領域を前記対応点に基
   づいて台形変換することを特徴とする請求項１に記載の
   画像つなぎ合せ装置。