JP2671818B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP2671818B2
JP2671818B2 JP6226403A JP22640394A JP2671818B2 JP 2671818 B2 JP2671818 B2 JP 2671818B2 JP 6226403 A JP6226403 A JP 6226403A JP 22640394 A JP22640394 A JP 22640394A JP 2671818 B2 JP2671818 B2 JP 2671818B2
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histogram
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慎一 大中
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置に関し、
特に知能ロボットや目視検査装置などに適用される画像
技術に関連して、濃淡画像や距離画像をしきい値処理す
るための画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の画像処理装置は、濃淡画像をしき
い値処理する際に、自動的にしきい値を求める方法とし
て、大津のしきい値法が良く知られている。大津のしき
い値法は、判別分析二値化法を用いることにより、濃度
ヒストグラムをある濃度で二つのグループに分けて、各
グループ内の分散(クラス内分散)が小さく、かつ、各
グループ間の分散(クラス間分散)が大きくなる濃度値
をしきい値とするものであり、具体的には、クラス内分
散の平均値をσW 2として、2個のグループの平均値の差
の二乗であるクラス間分散をσB 2として、次式で表され
るλを最大にする λ=σB 2/σW 2 という条件からしきい値を求めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した大津のしきい
値法を使用している従来の画像処理装置は、入力される
ヒストグラムが如何なるものであっても、必ずλ=σB 2
/σW 2を最大にする濃度値が存在するので、しきい値処
理が適切でない画像に対しても、必ずしきい値を求める
ことができるけれども、適切なしきい値が複数個ある場
合には、それらを求めることが困難であるという欠点を
有している。
【0004】本発明の目的は、入力される画像の濃度ヒ
ストグラムの形状に対応して適切な複数のしきい値を算
出してしきい値処理を行うことができる画像処理装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明の画像処理装
置は、入力された画像の濃度ヒストグラムについてのし
きい値処理をする画像処理装置であって、(A)画像を
入力する画像入力部と、(B)前記画像入力部により入
力された画像を処理してしきい値処理をする画像処理部
と、を備えて、前記画像処理部は、(C)入力された画
像の濃度分布を求めることによって濃度ヒストグラムを
生成するヒストグラム生成手段と、(D)前記ヒストグ
ラム生成手段により生成された濃度ヒストグラムの相対
複雑度を第1の数値として算出する第1の算出手段と、
(E)入力された画像の濃度ヒストグラムをある濃度値
で分割することによって二つの濃度ヒストグラムを生成
して、それぞれの濃度ヒストグラムの相対複雑度の和を
第2の数値として、分割する濃度値をとり得る範囲内で
変化させることによってそれぞれの濃度値に対応する第
2の数値の集合を第2の数値群として算出する第2の算
出手段と、(F)前記第1の算出手段により算出された
第1の数値に対し、前記第2の算出手段により算出され
た第2の数値群に含まれる第2の数値をそれぞれ比較し
て、第1の数値に対する第2の数値の差の絶対値があら
かじめ決められた一定値より小さいときに、分割したそ
の濃度値をしきい値として算出するしきい値算出手段
と、(G)前記しきい値算出手段により算出されたしき
い値を用いてしきい値処理をした画像を生成する画像生
成手段と、を備えて構成されている。
【0006】そして、第2の発明の画像処理装置は、第
1の発明の画像処理装置において、第1の発明の画像生
成手段が第1の発明のしきい値算出手段によって算出さ
れた複数のしきい値に応じて複数の二値画像を生成する
ことを含んでいる。
【0007】一方で、第3の発明の画像処理装置は、第
1の発明の画像処理装置において、第1の発明の画像生
成手段が第1の発明のしきい値算出手段によって算出さ
れた複数のしきい値を用いて多値画像を生成することを
含んでいる。
【0008】さらに、第4の発明の画像処理装置は、第
1,2,3の発明の画像処理装置において、第1の発明
のヒストグラム生成手段により生成された濃度ヒストグ
ラムの相対複雑度Fが、ヒストグラムを構成する濃度の
最小値gmin と最大値gmaxと濃度gの度数h(g)と
を用いて、 により算出されることを含んでいる。
【0009】
【作用】本発明の画像処理装置は、画像入力部により画
像が入力されると、まず、画像処理部は、入力された画
像の濃度ヒストグラムを生成し、その濃度ヒストグラム
から相対複雑度を算出し、その濃度ヒストグラムをある
濃度値で二つに分割して生成した二つの濃度ヒストグラ
ムの相対複雑度の和を、とり得るすべての濃度値につい
て算出し、それらを比較演算した後に適切なしきい値を
算出し、しきい値処理をした画像を出力するので、画像
の濃度ヒストグラムに応じて適切なしきい値処理を行う
ことができる。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の画像処理装置の第1の実施
例を示すブロック図である。本実施例の画像処理装置
は、図1に示すように、カメラなどの画像を入力する画
像入力部1と、画像入力部1により入力された画像をプ
ログラム制御により処理してしきい値処理をする画像処
理部2と、処理結果の画像をディスプレイなどに出力す
る画像出力部3とから構成されている。
【0011】そして、画像処理部2は、入力された画像
の濃度分布を求めることにより濃度ヒストグラムを生成
するヒストグラム生成手段21と、該ヒストグラム生成
手段21から生成された濃度ヒストグラムの相対複雑度
を第1の数値として算出する第1の算出手段22と、入
力された画像の濃度ヒストグラムをある濃度値で分割す
ることにより二つの濃度ヒストグラムを生成し、それぞ
れの濃度ヒストグラムの相対複雑度の和を第2の数値と
して、分割する濃度値をとり得る範囲内で変化させるこ
とによってそれぞれの濃度値に対応する第2の数値の集
合を第2の数値群として算出する第2の算出手段23
と、第1の算出手段22により算出された第1の数値に
対し、第2の算出手段23から算出された第2の数値群
に含まれる第2の数値をそれぞれ比較して、第1の数値
に対する第2の数値の差の絶対値があらかじめ決められ
た一定値より小さいときに、分割したその濃度値をしき
い値として算出するしきい値算出手段24と、しきい値
算出手段24から算出されたしきい値を用いてしきい値
処理をした画像を生成する画像生成手段25とを備えて
いる。
【0012】次に、図1を参照して、本実施例の動作に
ついて説明する。まず、画像入力部1で入力された画像
は、ヒストグラム生成手段21に供給されることによっ
て、ヒストグラム生成手段21は、入力された画像に対
する濃度の分布を求め、濃度ヒストグラムを生成する。
【0013】この濃度ヒストグラムは、第1の算出手段
22に供給されて、第1の算出手段22は、 Finput =Nlog2 (gmax −gmin +1)−NM p(k)=h(k)/N により、第1の数値Finput を算出している。
【0014】ただし、下限値gmin ,上限値gmax は、
それぞれ入力画像の濃度のとり得る値の下限および上限
であって、通常の8ビットの画像では、下限値gmin
0,上限値gmax =255である。
【0015】また、第2の算出手段23にも、ヒストグ
ラム生成手段21からの同一の濃度ヒストグラムが供給
されることにより、第2の算出手段23は、 Ftotal (g)=F1 (g)+F2 (g) F1 (g)=N1 log2 (g−gmin )−N112 (g)=N2 log2 (gmax −g+1)−N2
21 (k)=h(k)/N1 により、濃度g=gmin ,〜gmax に対する第2の数値
群{Ftotal (g)}を算出している。
【0016】図2は入力された画像の濃度ヒストグラム
の分割の一例を示す図である。図2に示すように、入力
された画像の濃度ヒストグラムは、濃度gにより二つに
分けられて、それぞれの部分を独立したヒストグラムと
見做し、第1の数値Finputに相当する量F1 (g),
2 (g)を計算して足し合せることにより、第2の数
値Ftotal (g)を算出し、濃度g=gmin ,〜gmax
に対するこれらの集合を第2の数値群{Ftotal
(g)}としている。
【0017】そして、しきい値算出手段24には、第1
の算出手段22で算出された第1の数値Finput と、第
2の算出手段23で算出の第2の数値群{Ftotal
(g)}とが供給されるので、しきい値算出手段24
は、すべての濃度gについて第1の数値Finput と第2
の数値Ftotal (g)とを比較し、一定値εに対して、 │Finput −Ftotal (gi )│〈ε を満たす{gi }を探索している。
【0018】そこで、上式を満たす{gi }が存在しな
いときには、求められたしきい値の個数として“0”を
画像生成手段25に出力し、1個以上のn個が存在する
ときには、求められたしきい値の個数nとi=1,2,
〜nのしきい値{gi }とを画像生成手段25に出力し
ている。実際にはε=0.01N程度が適当であり、上
式を満たす複数個のしきい値{gi }が求められた場合
には、それらのうちで最も│Finput −Ftotal (g
i )│が小さいものを最適なしきい値とすることもでき
る。
【0019】そして、画像生成手段25は、画像入力部
1から入力された画像を供給され、しきい値算出手段2
4からしきい値の個数nとしきい値{gi }とを供給さ
れるので、個数n=0のときには例えば入力された画像
をそのままで画像出力部3に出力して、個数nが1以上
のときにはそれぞれのしきい値{gi }で二値化したn
枚の画像を画像出力部3に出力している。
【0020】次に、図3は本発明の画像処理装置の第2
の実施例を示すブロック図である。本実施例の画像処理
装置は、図3に示すように、画像入力部1と画像処理部
4と画像出力部3とから構成されて、画像処理部4は、
ヒストグラム生成手段21と第1の算出手段22と第2
の算出手段23とを有するとともに、第1の実施例とは
異なる比較演算手段26としきい値選択手段27と画像
生成手段28とを備えている。
【0021】以下、図3を参照して、本実施例の動作に
ついて説明する。ヒストグラム生成手段21,第1の算
出手段22,第2の算出手段23の動作については、第
1の実施例と同一のため説明を省略する。第1の実施例
では、複数のしきい値が求められた場合に、そのそれぞ
れに対して二値画像を出力しているが、本実施例は、求
められた複数のしきい値の中から適切なしきい値を選択
して多値画像を生成し出力している。
【0022】すなわち、比較演算手段26は、第1の実
施例のしきい値算出手段24と同様にしてしきい値の個
数nとしきい値{gi }とを算出してしきい値選択手段
27に出力するとともに、それぞれのしきい値に対する
第1の数値Finput と第2の数値Ftotal (gi )との
差の絶対値di =│Finput −Ftotal (gi )│をし
きい値選択手段27に出力している。
【0023】そして、しきい値選択手段27は、供給さ
れたしきい値の個数nがあらかじめ決められたしきい値
の最大個数nmax を越えているときには、差の絶対値d
i の小さい順にnmax 個のしきい値を選択し、i=1,
2,〜nmax としてnmax 個のしきい値{gi }を画像
生成手段28に出力している。一方、しきい値の個数n
が最大個数nmax を越えないときには、i=1,2,〜
nのしきい値{gi }をそのまま画像生成手段28に出
力している。
【0024】そこで、画像生成手段28は、画像入力部
1から入力された画像を供給され、しきい値選択手段2
7からしきい値{gi }を供給されるので、入力された
画像の各画素に対して、その濃度gが、gmin ≦g<g
1 なら濃度g(1) を割当て、g1 ≦g<g2 なら濃度g
(2) を割当て、……………gn ≦g<gmax なら濃度g
(n+1) を割当てるというように濃度g(i) を割当てて多
値画像を生成し、画像出力部3に出力している。そし
て、濃度g(i) の値は、例えばそれぞれの区間の平均値
を用いている。
【0025】なお、第1の実施例のしきい値算出手段2
4と、第2の実施例の比較演算手段26とでは、条件式
│Finput −Ftotal (gi )│〈εに対して、あらか
じめ定めた一定値εを用いているが、求めたしきい値が
一定の個数に満たない場合には、一定値εを適当に大き
くしてしきい値を算出し直すようにしても良い。
【0026】また、第2の実施例では、しきい値選択手
段27は、差の絶対値di の小さいしきい値を優先して
選択したが、入力された画像の濃度ヒストグラムに対し
て、濃度gi の周りの濃度分布の分散がより大きいしき
い値を優先して選択するようにしても良い。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像処理
装置は、入力画像の濃度ヒストグラムから算出される相
対複雑度と、入力画像の濃度ヒストグラムをある濃度値
で分離したときに生成される二つのヒストグラムを変換
して算出される相対複雑度の和とを比較することによっ
て、しきい値を算出してしきい値処理をするように構成
したために、入力される画像の濃度ヒストグラムの形状
に応じて適切なしきい値処理を行うことができるという
効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理装置の第1の実施例を示すブ
ロック図である。
【図2】入力された画像の濃度ヒストグラムの分割の一
例を示す図である。
【図3】本発明の画像処理装置の第2の実施例を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 画像入力部 2 画像処理部 3 画像出力部 4 画像処理部 21 ヒストグラム生成手段 22 第1の算出手段 23 第2の算出手段 24 しきい値算出手段 25 画像生成手段 26 比較演算手段 27 しきい値選択手段 28 画像生成手段

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された画像の濃度ヒストグラムにつ
    いてしきい値処理をする画像処理装置であって、(A)
    画像を入力する画像入力部と、(B)前記画像入力部に
    より入力された画像を処理してしきい値処理をする画像
    処理部と、を備えて、前記画像処理部は、(C)入力さ
    れた画像の濃度分布を求めることによって濃度ヒストグ
    ラムを生成するヒストグラム生成手段と、(D)前記ヒ
    ストグラム生成手段により生成された濃度ヒストグラム
    の相対複雑度を第1の数値として算出する第1の算出手
    段と、(E)入力された画像の濃度ヒストグラムをある
    濃度値で分割することによって二つの濃度ヒストグラム
    を生成して、それぞれの濃度ヒストグラムの相対複雑度
    の和を第2の数値として、分割する濃度値をとり得る範
    囲内で変化させることによってそれぞれの濃度値に対応
    する第2の数値の集合を第2の数値群として算出する第
    2の算出手段と、(F)前記第1の算出手段により算出
    された第1の数値に対し、前記第2の算出手段により算
    出された第2の数値群に含まれる第2の数値をそれぞれ
    比較して、第1の数値に対する第2の数値の差の絶対値
    があらかじめ決められた一定値より小さいときに、分割
    したその濃度値をしきい値として算出するしきい値算出
    手段と、(G)前記しきい値算出手段により算出された
    しきい値を用いてしきい値処理をした画像を生成する画
    像生成手段と、を備えることを特徴とする画像処理装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の画像生成手段が請求項1
    記載のしきい値算出手段により算出された複数のしきい
    値に応じて複数の二値画像を生成することを特徴とする
    請求項1記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の画像生成手段が請求項1
    記載のしきい値算出手段により算出された複数のしきい
    値を用いて多値画像を生成することを特徴とする請求項
    1記載の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のヒストグラム生成手段に
    より生成された濃度ヒストグラムの相対複雑度Fが、ヒ
    ストグラムを構成する濃度の最小値gmin と最大値g
    max と濃度gの度数h(g)とを用いて、 により算出されることを特徴とする請求項1,2,3記
    載の画像処理装置。
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JP5154751B2 (ja) * 2005-12-22 2013-02-27 株式会社日立メディコ 医用画像処理装置
JP5162874B2 (ja) * 2006-10-05 2013-03-13 株式会社明電舎 トロリ線の摩耗測定装置
JP5222314B2 (ja) * 2010-02-18 2013-06-26 株式会社日立製作所 表面計測方法及び装置

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