JP2734107B2 - 画像データの芯線化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、画像データに基づいて画像の輪郭を抽出し
て輪郭ベクトルを生成し、輪郭ベクトルの対を検出して
芯線ベクトルを生成し、この芯線ベクトルの中断点を近
接したもの同士で接続して芯線を統合することにより、
画像データを芯線化する方法に係わり、特に、芯線ベク
トルの中断点の接続処理の精度を高めたものに関する。

B.発明の概要 本発明は、画像データの芯線化処理方法において、芯
線ベクトルの中断点をピックアップしてループを編成
し、各ループにおける短い芯線ベクトルの有効性を判別
し、所定の芯線ベクトルの両端の中断点を除外したうえ
で中断点のループを再編成することにより、芯線ベクト
ルの接続処理の精度を向上させるものである。

C.従来の技術 一般に、図面や文書などの画像をイメージスキャナな
どで読み取り、CAD（コンピュータ・エイディド・デザ
イン）などで取り扱うに適したデータを作成する場合、
輪郭ベクトルを作成し、その輪郭ベクトルを用いて芯線
化を行う手法が採用されている。

この手法によれば、データを圧縮できるのでメモリ容
量が小さくて済み、ソフトウエアにより高速に処理を行
うことができる利点がある。

第10図に、画像データの芯線化処理手順の概要を示
す。

まず、イメージスキャナなどから白黒に２値化された
画像データを読み込む（同図ステップ）。

第11図に画像データおよびその芯線化データの１例を
示す。図（ａ）は画像（原図）を示し、図（ｂ）（ｃ）
は芯線化された画像を示す。図中、１は輪郭ベクトル、
２は芯線ベクトル、３は中断点、４は接続点を示す。

読み込んだ画像データ（同図（ａ）参照）から白黒の
境界を抽出し、輪郭画素列を作成する（第10図ステップ
）。次に輪郭画素列から輪郭ベクトルを生成し（同図
ステップ）、さらに輪郭ベクトルから芯線ベクトルを
生成する（同図ステップ）。

第12図に、芯線ベクタライズ処理手順の概要を示す。

まず、輪郭ベクトルデータを高速に検索できるよう
に、線情報を構造化する（同図ステップ）。次に２本
のペアになる輪郭ベクトルを探し出し、輪郭ベクトルの
ペアの中心線に相当する芯線ベクトルを生成する（同図
ステップ）。

第13図は芯線ベクトルの検出を示す。輪郭ベクトルの
ペア１−1,1−２が検出されなくなった時点で、芯線ベ
クトル２の生成を中断し、この点を中断点３として記憶
したうえで、新たに輪郭ベクトルのペアの検出を開始す
る。この中断点の情報も構造化する（第12図ステップ
）。

この処理によって画像は、第11図（ｂ）に示すデータ
に変換される。

この上で、接続対象の中断点を領域探索し、接続処理
を行う（第12図ステップ）。第14図は芯線ベクトルの
接続処理を示す。複数の中断点３−1,3−２がある場
合、各中断点の位置から接続点４を算出し、その接続点
４に基づいて各中断点３−1,3−２を統合する。

複数の中断点を接続処理した場合、それぞれの芯線の
セクションを統合して１つの芯線セクションとする（第
12図ステップ）。

この処理によって画像は、第11図（ｃ）に示すデータ
に変換される。

D.発明が解決しようとする課題 しかしながら前記した画像処理においては、任意の中
断点を接続処理しようとした場合、その中断点の近傍に
存在する他の中断点を領域探索によって探し出して接続
処理を行うが、この際、探索領域の大きさを決定するこ
とが非常に難しいという問題点があった。

第15図ないし第17図は、探索領域と接続処理結果の関
係を示すものである。これらの図において、図（ａ）は
処理対象の画像であり、一点鎖線は適切な大きさの探索
領域を示し、破線は不適切な大きさの探索領域を示す。
図（ｂ）は探索領域の大きさが適切である場合の結果、
図（ｃ）は探索領域の大きさが不適切である場合の結果
を示す。

第15図に示すように、中断点３−１を中心とする探索
領域５が小さい場合は、すべての中断点３−１〜３−８
を一点に接続すべきところ、接続されない中断点３−４
〜３−６がでてくる。

一方、第16図に示すように、２つの分岐点が近接して
いる場合、探索領域５が大き過ぎて、中断点３−１〜３
−３のみを接続すべきところ、中断点３−4,3−６も接
続してしまうおそれがある。さらに第17図に示すよう
に、異なる線分の分岐点が近接している場合、中断点３
−１〜３−３のみを接続すべきところ、輪郭ベクトルを
飛び越して、中断点３−4,3−６も接続してしまうおそ
れがある。

また線分の分岐点や交差点などの接続部の近傍では、
原図自体の輪郭ベクトルが乱れている場合が多く、この
場合、短い芯線ベクトルが生じて芯線が曲折するなどし
て、接続部の精度が劣化する原因となる。

第18図は、線分の交差点における芯線ベクトルの乱れ
を示す。線分の交差点が大きくなっている場合、輪郭ベ
クトル１−１〜１−４が生じ、これに伴って芯線ベクト
ル２−1,2−２が生じ、これにより接続処理の精度が低
下してしまう。

また同図（ｂ）に示すように、線分の分岐点において
も、輪郭ベクトル１−1,1−２がある場合、芯線ベクト
ル２−1,2−２が生じ、これにより接続処理の精度が低
下する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、芯線の接続部の精度を高
めた画像データの芯線化処理方法を提供する点にある。

E.課題を解決するための手段 請求項１に係る発明では、上記の目的を達成するため
に、画像データに基づいて画像の輪郭を抽出して輪郭ベ
クトルを生成し、輪郭ベクトルの対を検出して芯線ベク
トルを生成し、この芯線ベクトルの中断点を近接したも
の同士で接続して芯線を統合することにより、画像デー
タを芯線化する画像芯線化処理方法において、次の工程
を設けたものである。

芯線ベクトルの中断点の周囲の領域で他の中断点を
探索する工程。

複数の中断点が探索された場合に各中断点を接続す
るループを編成する工程。

同一の芯線ベクトルの両端の中断点が同一のループ
に含まれているか否かを判別する工程。

同一の芯線ベクトルの両端の中断点を含むループに
ついては、それらの中断点を除外してループを再編成す
る工程。

複数のループが編成された場合に、複数のループの
うちのいずれか２つにわたって、同一の芯線ベクトルの
両端の中断点が含まれているか否かを判別する工程。

同一の芯線ベクトルの両端の中断点を含む２つのル
ープについて、各ループにおける中断点の接続点を求
め、各接続点間の距離の長短を判別する工程。

前記の接続点間の距離が短い場合には、前記同一の
芯線ベクトルの両端の中断点を除外して、当該２つのル
ープを１つのループとして再編成する工程。

ループ毎に中断点の接続点を決定する工程。

ループ毎に接続点を中心として中断点の接続を行う
工程。

F.作用 本発明に係る画像データ変換処理方法によれば、中断
点の周囲の領域で他の中断点を探索し、複数の中断点が
探索された場合に、接続処理を行う。この接続処理にお
いては、各中断点を接続するループを編成し、編成され
たループに基づいて各中断点の接続点を決定し、この接
続点を中心として芯線の統合を行う。

このとき、まず、同一の芯線ベクトルの両端の中断点
が同一のループに含まれているか否かを判別する。同一
のループに両端の中断点が含まれる芯線ベクトルは、接
続部の近傍に発生する短い芯線ベクトルであり、無視す
べきものと判断し（第３図参照）、この芯線ベクトルの
両端の中断点を除外してループを再編成する。そして再
編成されたループに基づいて、接続点の決定および芯線
の統合を行う。

さらに、ループ編成処理の結果、複数のループが編成
された場合、同一の芯線ベクトルの両端の中断点が２つ
のループにわたって含まれているか否かを判別する。こ
のような芯線ベクトルがあった場合、次の点を判別し
て、当該芯線ベクトルの有効性について判断する。

すなわち当該芯線ベクトルの両端の中断点を含む２つ
のループについて、各ループの接続点間の距離の長短を
判別する。この判別の結果、接続点間の距離が短い場
合、当該芯線ベクトルは、接続部の近傍に発生する短い
芯線ベクトルであり（第６図参照）、無視すべきものと
判断し、その両端の中断点を除外したうえで、当該２つ
のループを１つのループとして再編成する。そして再編
成されたループに基づいて、接続点の決定および芯線の
統合を行う。

このように設定領域内に両端の中断点が含まれる芯線
ベクトルについて、その有効性を判断したうえで、無視
すべき芯線ベクトルの中断点を除外してループを再編成
することにより、芯線の接続部の精度を向上することが
できる。

G.実施例 以下、図面を用いて、本発明の一実施例に係る画像デ
ータ芯線化処理を説明する。

前述のように、画像データ芯線化処理では、読み込ん
だ画像データから白黒の境界を抽出して輪郭画素列を作
成し、この輪郭画素列から輪郭ベクトルを生成する。そ
して輪郭ベクトルデータを高速に検索できるように、線
情報を構造化したうえで、２本のペアになる輪郭ベクト
ルの中心線に相当する芯線ベクトルを生成する。さらに
芯線ベクトルの中断点の情報も構造化したうえで、中断
点の接続処理を行う。

第１図は、本実施例に係る中断点の接続処理を示す。

まず、構造化された中断点の情報に基づいて、対象と
なっている中断点の近傍の中断点を領域探索する（同図
ステップ）。ここで探索領域は、本来接続すべき中断
点がすべて入るように考慮し、比較的大きく設定する。

次に、探索された中断点の数を確認する（同図ステッ
プ）。中断点の数が２以上である場合に接続処理を行
う。

接続処理にあたっては、まず、中断点の各種の情報を
探索テーブルに登録する（同図ステップ）。第２図
は、探索テーブルを示す。探索テーブルには、各中断点
のエントリー番号、芯線セクションへのポインタ、処理
マーク、ループリンク中断点のエントリー番号が格納さ
れる。

次に、この探索テーブルを使用して、ループの検出を
行う（第１図ステップ）。芯線ベクトルセクションの
情報には、芯線ベクトルに対応した輪郭ベクトルに関す
る情報が付加されている。中断点の一つから探索を開始
し、他の中断点を順次導き出すことにより、ループの検
出を行う。

他の中断点は、次の手順により導き出していく。すな
わち、ある中断点の芯線ベクトルを導き出し、その芯線
ベクトルから輪郭ベクトルを導き出し、その輪郭ベクト
ルに近接する他の輪郭ベクトルを導き出し、その輪郭ベ
クトルに対応する他の芯線ベクトルを導き出し、その芯
線ベクトルから他の中断点を導き出す。

次に、検出したループ内に、同一の芯線ベクトルセク
ションを持つ中断点があるかどうかを確認する（同図ス
テップ）。

第３図ないし第６図は、各種の中断点接続処理例を示
す。これらの図では、ループの検出の流れを矢印で示
し、各中断点や接続点にはA,B…を付してそれぞれを区
別することにする。

第３図（ａ）に示すように、交差点において、短い芯
線ベクトルAD,CBがある場合、「Ｅ→Ｃ→Ｈ→Ｄ→Ｇ→
Ｂ→Ｆ→Ａ」のようなループが編成される。

このように１つのループが同一の芯線ベクトルの両端
の中断点を含む場合、その中断点（この場合、Ａ〜Ｄ）
について、探索テーブルに「処理済」の印を付け（第１
図ステップ）、処理対象から除外したうえで、ループ
を再検出する（同図ステップ）。これにより第３図
（ｂ）に示すように、「Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ」のループを編
成することができる。

次に、異なるループ間において、芯線ベクトルセクシ
ョンを共有する中断点があるかどうかを確認する（第１
図ステップ）。

第４図に示すように、各ループ「Ａ→Ｂ→Ｃ」「Ｄ→
Ｅ→Ｆ」が同一の芯線ベクトルを共有せず、独立してい
る場合、各ループで接続点X,Yを求め（第１図ステップ
）、この接続点X,Yに基づいて接続処理を行い（同図
ステップ）、処理した中断点について、「処理済」の
印を付ける（同図ステップ）。

また第５図（ａ）または第６図（ａ）に示すように、
異なるループが同一の芯線ベクトルの両端の中断点を含
むことがある。前者の場合、芯線ベクトルABは無視して
はならず、後者の場合、無視すべきである。

このような場合、両者を判別するために、まず、仮の
接続点X,Yを求める（第１図ステップ）。次に、接続
点X,Y間の距離を求めて、その長短を判別する（同図ス
テップ）。

この判別の基準としては、例えば芯線ベクトルABに対
応する輪郭ベクトルのペアの間隔ｄを使用することが考
えられる。前者の場合、第５図（ｂ）に示すように、線
分▲▼＞ｄであるので、接続点X,Yを使用して接続
処理を行う（同図ステップ）。

一方、後者の場合、第６図（ｂ）に示すように、線分
▲▼＜ｄであるので、中断点A,Bを処理対象から除
外する（第１図ステップ）。そしてループを再検出し
（同図ステップ）、第６図（ｃ）に示すように、２つ
のループを１つに結合する。そして接続点Ｉを求めて
（第１図ステップ）、接続処理に進む。

以上の中断点の接続処理をすべての中断点について実
行する。

ここで、接続点の計算について説明する。第７図ない
し第９図は、中断点と接続点の関係を示す。

第７図に示すように、中断点が２点A,Bである場合、
各芯線ベクトルの延長線の交点を求め、これを接続点Ｘ
とする。

また第８図に示すように、中断点が３点A,B,Cである
場合、各芯線ベクトルの角度を求める。そして角度が小
さい（例えば10゜以下）組み合わせを探す。同図（ａ）
に示すように、そのような組み合わせ２−1,2−３が存
在する場合、その一対の芯線ベクトル２−1,2−３の中
断点A,Cを結ぶベクトルACを考える。そしてそのベクト
ルACと、残った芯線ベクトル２−２の延長線との交点を
求め、これを接続点Ｘとする。

もし同図（ｂ）に示すように、角度が小さい芯線ベク
トルの組み合わせが見付からない場合、３つの中断点A,
B,Cを頂点とする三角形ABCの重心を接続点Ｘとする。

さらに第９図に示すように、中断点が４点以上ある場
合、まず、各芯線ベクトルの角度を求め、角度が小さい
組み合わせを探す。そして探し出した組み合わせ毎に、
中断点を結ぶベクトル（新ベクトルという）を考える。

同図（ｂ）に示すように、もし探し出した組み合わせ
が１組（芯線ベクトル２−1,2−５）の場合、新ベクト
ルAEに対する角度が最も90゜に近い他の芯線ベクトル
（この場合、芯線ベクトル２−３）を探し、この芯線ベ
クトル２−３の延長線と新ベクトルAEの交点を接続点Ｘ
とする。

また同図（ａ）に示すように、探し出した組み合わせ
が２組（芯線ベクトル２−1,2−３と芯線ベクトル２−
2,2−４）の場合、新ベクトルAC,BDの交点を接続点Ｘと
する。

また同図（ｃ）に示すように、探し出した組み合わせ
が３組以上の場合、新ベクトルAD,BE,CFの中から角度が
最も90゜に近い組を探し出し、それらの新ベクトルの交
点を接続点Ｘとする。

また上記の組み合わせがない場合、角度が最も小さい
芯線ベクトルの対を２組探し出して２つの新ベクトルを
求め、角度が最も90゜に近い新ベクトルおよび他の芯線
ベクトルの組を探す。そして探し出した新ベクトルと芯
線ベクトルの組について、新ベクトルと芯線ベクトルの
延長線との交点を求め、これを接続点とする。

H.発明の効果 以上説明したように、本発明に係る画像データの芯線
化処理方法によれば、中断点の探索領域内に両端の中断
点が含まれる芯線ベクトルについて、その有効性を判断
したうえで、無視すべき芯線ベクトルの中断点を除外し
てループを再編成し、この後、ループに基づいて接続点
を求めて接続処理を行う。

したがって探索領域内に芯線の接続部が複数含まれて
いても、各接続部の中断点を正確に把握することがで
き、芯線の接続部が近接している場合でも、各接続部に
対し正確に接続処理を行うことが可能となる。

しかも芯線の接続部において発生する短い芯線ベクト
ルによる接続処理の乱れを除去することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る中断点の接続処理を示
すフローチャート、第２図は探索テーブルを示す説明
図、第３図ないし第６図は中断点接続処理例を示す説明
図、第７図ないし第９図は中断点と接続点の関係を示す
説明図、第10図は画像データの芯線化処理例を示す説明
図、第11図は画像データの芯線化処理手順の概要を示す
フローチャート、第12図は芯線ベクタライズ処理の概要
を示すフローチャート、第13図は芯線ベクトルの検出を
示す説明図、第14図は芯線ベクトルの接続処理例を示す
説明図、第15図ないし第17図は探索領域と接続処理結果
の関係を示す説明図、第18図は輪郭ベクトルの乱れによ
る芯線の曲折等を示す説明図である。 １……輪郭ベクトル、２……芯線ベクトル、３……中断
点、４……接続点、５……探索領域。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像データに基づいて画像の輪郭を抽出し
   て輪郭ベクトルを生成し、輪郭ベクトルの対を検出して
   芯線ベクトルを生成し、この芯線ベクトルの中断点を近
   接したもの同士で接続して芯線を統合することにより、
   画像データを芯線化する画像芯線化処理方法において、 芯線ベクトルの中断点の周囲の領域で他の中断点を探索
   し、 複数の中断点が探索された場合に各中断点を接続するル
   ープを編成し、 同一の芯線ベクトルの両端の中断点が同一のループに含
   まれているか否かを判別し、 同一の芯線ベクトルの両端の中断点を含むループについ
   ては、それらの中断点を除外してループを再編成し、 複数のループが編成された場合に、複数のループのうち
   のいずれか２つにわたって、同一の芯線ベクトルの両端
   の中断点が含まれているか否かを判別し、 同一の芯線ベクトルの両端の中断点を含む２つのループ
   について、各ループにおける中断点の接続点を求め、各
   接続点間の距離の長短を判別し、 前記の接続点間の距離が短い場合には、前記同一の芯線
   ベクトルの両端の中断点を除外して、当該２つのループ
   を１つのループとして再編成し、 ループ毎に中断点の接続点を決定し、 ループ毎に接続点を中心として中断点の接続を行うこと を特徴とする画像データの芯線化処理方法。