JP2739130B2 - 画像処理方法 - Google Patents

画像処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は図形の凹部に係る特徴量を求めるための画
像処理方法に関する。
〔発明の背景〕
例えば第１図に示す手書文書「Ｒ」を認識する際、凹
１、凹２の２個所の凹部の存在と穴が１個存在すること
が決め手となる。このような意味で、図形の凹凸性は図
形の重要な特徴である。そして図形を含む最小凸図形の
凸閉包というが、凸閉包から元の図形を除いた図形は凹
部および穴が抽出され、図形の解析にとって重要であ
る。ここで包絡点が既に求められた図形があるとして、
隣接２包絡点を順次直線で結ぶことによっても凸閉包に
“近い”図形は生成し得る。しかし、デジタル図形にお
ける直線の生成はそのアルゴリズムによって上下、左右
１画素のバラツキが生じ、必ずしも凸閉包を形成し得る
とは限らない。またアナログ図形の直線に最も近い画素
を選択すると凸閉包の外側の画素を選択する可能性も高
い。そして直線等の基本図形の生成は描画プロセッサに
より行うことが多いが、この場合直線の生成は描画プロ
セッサのアルゴリズムに依存し、正しい凸閉包を生成し
得るという保証はない。このように不正確な凸閉包が生
成されたときには、凸閉包から元の図形を除いて得られ
る凹部および穴のみの図形も不正確なものとなり、その
後の解析に支障を来たす。
また凹部の形状を示す特徴量として凹弦長、凹弧長、
凹率などがあるが、従来凸閉包に関して特に有力な手法
が存在しない以上これら特徴量の算出についても効率的
な手法は存在しなかった。
〔発明の目的〕
この発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案
されたもので、凹部の特徴量を厳密かつ効率的に算出し
得る画像処理方法に関する。
〔発明の概要〕
この発明に係る画像処理方法は、境界画素データをチ
ェーン順に配列し、かつ包絡点となる境界画素に指標を
与えたデータを生成し相隣接する包絡点間を結ぶ直線の
傾きを求め、両包絡点間の境界画素を一方の包絡点から
他の包絡点に向かって順次追跡し、境界画素の中心と前
記直線との距離を評価して凹部を検出するものであり、
凹弧長の算出に際しては、両包絡点間を結ぶ直線より図
形内側に位置する最初の境界画素から順次境界画素をカ
ウントし、凹部でないことが判明いたときにはそのカウ
ント値を無効とし、凹部であることが判明したとき凹部
内の境界画素数を凹弧長とし、凹弧長の算出に際して
は、凹部であることが判明したときに凹部の始点、終点
を結ぶ線分の長さを算出し、凹数の算出に際しては、凹
部であることが判明したときに凹部の個数をカウントア
ップする。
またこの発明に係る他の画像処理方法は、相隣接する
包絡点間を結ぶ直線の傾きを求め、この直線から最短距
離にありかつ直線よりも図形内側に位置する画素を一方
の包絡点から他方の包絡点に向かって順次並べて凸閉包
を形成し、この凸閉包から元の図形を差し引いた図形を
凹部のみの図形とし、凹弦長、凹弧長の算出に際して
は、包絡点間に並べた画素に指標を付し、凹部よりなる
図形において指標が付された画素をカウントして凹弦長
とし、指標が付されていない画素をカウントして凹弧長
とし、また凹数の算出に関しては凹部のみの図形をラベ
リングする。
〔発明の実施例〕
次にこの発明に係る画像処理方法の１実施例を図面に
基づいて説明する。
第１図は凹部A,B,C,D,E（ハッチングを付して示
す。）を含む図形を示し、この図形に外接する水平長方
形Ｒが描かれている。この水平長方形Ｒによって図形の
境界画素は４つの象限に分割される。第１図中、水平長
方形の左上の頂点に対向する境界画素群を象限Ｉ、左下
の頂点に対向する境界画素群を象限II、右下の頂点に対
向する境界画素群を象限III、右上の頂点に対向する境
界画素群を象限IVとしている。
これら象限は凹部を検出する上で有力な情報となる。
この象限の情報を含め、境界画素をチェーン順に並べ
た第２図に示すようなテーブルを作成する。このテーブ
ルには、境界画素が包絡点であるか否か（第２図では包
絡点を○印、包絡点でないものを×印で示している。）
の情報、ｘ座標、ｙ座標およびチェーンコードよりな
る。
第３図（ａ）〜（ｄ）は各象限とチェーンコードの関
係を示すもので、第３図（ａ）は象限Ｉにおいて凹部以
外の画素がとり得るチェーンコードを示し、第３図
（ｂ）は象限IIにおいて凹部以外の画素がとり得るチェ
ーンコードを示し、第３図（ｃ）は象限IIIにおいて凹
部以外の画素がとり得るチェーンコードを示し、第３図
（ｄ）は象限IVにおいて凹部以外の画素がとり得るチェ
ーンコードを示す。すなわち象限Ｉではチェーンコード
が４〜６以外の値をとったときは直ちに凹部が存在する
ことが明らかとなり、象限IIでは６〜０以外、象限III
では０〜２以外、象限IVでは２〜４以外のチェーンコー
ドにより凹部の存在が明らかになる。
但し、１つのチェーンコードのみでは凹部の存在を判
定できない場合もあり、このような場合には以下の処理
を行う。
第４図において、相隣接する包絡点P1，P2が判明して
いるときP1P2を結ぶ直線ｌの傾き（第４図のｌは傾き5/
7＝0.714、傾き角度θ＝35.5度）を算出した後、一方の
包絡点例えばP1からP2に向かって順次境界画素を追跡す
る。
ここに各境界画素と直線との距離ｄは各画素のチェー
ンコードに基づく距離変化Δｄの積算値として与えられ
る。第４図の場合チェーンコードと距離変化Δｄとの関
係は表１のとおりである。
表１においては、直線より図形内側に位置する画素の
距離を正にとり、外側に位置する画素の距離を負にとっ
ている。
第４図の包絡点P1P2間の境界画素Pb1〜Pb7に、P1側か
ら追跡した場合の距離の積算値を表１に基づき算出する
と表２のとおりとなる。
表２から明らかなとおり、Pb1，Pb2は直線ｌよりも図
形内側に位置しているが、直線との距離d1は最大で0.46
6であるので一般に凹部とは判定されず、境界画素Pb6に
おいてはじめて距離d2が1.135と「１」を越えており、
一般にここで凹部であることが判明する。
この境界画素の追跡にともなってPb1〜Pb7をカウント
し、凹部でなかったときにはカウント値を無効とし、凹
部であったときにそれまでのカウント値を有効とすると
ともに次の包絡点P2の直前の境界画素までカウントを行
えば凹弧長が算出される。
そして包絡点P1P2間に凹部が存在することが判明した
ときには、包絡点P1P2のｘ座標、ｙ座標から両包絡点間
の距離を算出し、凹弧長を算出する。この凹弦長と凹弧
長、周囲長より以下の凹率が算出される。
凹率＝凹弧長／（周囲長×凹弦長） 第５図の図形では、包絡点P1，P2間に境界画素Pb1〜P
b9が存在するが、前記表２と同様の距離を算出すると表
３のとおりとなる。ここに直線ｌは傾き6/5＝1.20、傾
き角度θ＝50.2度である。
表３から明らかなとおり、Pb4において距離は「１」
を越え、Pb3で一旦「１」以下となった後、再びPb4で
「１」を越えている。この場合Pb1〜Pb9を１個の凹部と
し、あるいはPb1〜Pb3で１個、Pb4〜Pb9で１個の計２個
の凹部として凹弧長、凹弦長、凹率等を算出する。
前記表１は象限Ｉについての距離変化算出テーブルで
あるが、象限II〜IVについては表４のとおりとなる。な
お直線の傾き角度θは第６図のように設定してある。
なお以上の凹部の判定において距離ｄ≧１を凹部存在
の条件としたが、ノイズ等を考慮してｄ＞２など適宜条
件を設定し得る。
以上の処理に際しては第２図のテーブルを順次読み、
距離変化の積算値をとりながら第３図の条件の判定を行
う。そして積算値が所定値に達するか、あるいは第３図
の条件から外れたときに凹部有りと判定する。この境界
画素の追跡にともなって境界画素のカウントを行えば凹
弧長が同時に求められ、凹部存在確認後包絡点間の距離
計算を行えば凹弦長が算出される。
凹部に関する特徴量の算出方法として、一旦凸閉包を
形成し、この凸閉包から元の図形を差し引いて凹部のみ
の図形を生成する方法が考えられる。しかし前記のとお
り単に包絡点を直線で結ぶのみでは正確な凸閉包が得ら
れるという保証はない。
この厳密な凸閉包の形成について本願出願人は既に特
願昭62−266719号において特許出願を行っている。その
方法とは以下のとおりである。
第７図は包絡点a,bとその間の境界画素c1〜c9を示し
ており、ここから凸閉包を形成する場合、包絡点a,bに
よって規定される直線ｌに最も近くかつこの直線ｌより
も図形内側の画素を包絡点ａから包絡点ｂに向かって並
べていく。包絡点の順序は図形周囲を反時計周りに辿る
順序と、時計回りに辿る順序が考えられるが、ここでは
反時計回りの場合について説明している。
まず包絡点ａから包絡点ｂに向かって進む方向のチェ
ーンコードは「４」、「５」のいずれかであり、画素の
中心が最も直線ｌに近いのはチェーンコード「４」の方
向の画素ｄ′であるが、この画素ｄ′は直線ｌよりも図
形外側になる。そこでチェーンコード「５」の画素d1を
包絡点ａに隣接して配置する。以後直線ｌに最も近くか
つ直線ｌよりも図形内側に中心が位置する画素d2〜d8を
包絡点ｂに向かって並べていく。これによって図形を含
む最小の凸図形が形成される。
ここに画素d1〜d8と直線ｌとの距離は前記表１、４に
基づいて算出する。
このように凸閉包を形成する際に画素d1〜d8に何らか
の指標例えば特定の濃度を与えておけば、凹部のみの図
形が形成されたときに、その指標のある画素以外の境界
画素の数は凹弧長となり、指標のある画素の数は凹弦長
となる。
〔発明の効果〕
前述のとおり、この発明に係る画像処理方法は相隣接
する包絡点間を結ぶ直線と両包絡点間の境界画素との距
離を評価し、あるいは直線との距離を評価しつつ両包絡
点間に画素を並べて凸閉包を形成するので、正確に凹部
の特徴量を算出し得る。また処理手順は図形の境界画素
あるいは周囲を順次追跡していくものであり、シーケン
シャルな処理を行い得るので、処理効果も高い。
【図面の簡単な説明】
第１図は凹部を有する図形を示す概念図、第２図は処理
すべき図形の境界画素のデータを並べたテーブル、第３
図は凹部判定の条件となるチェーンコードを示す概念
図、第４図は凹部を含む図形の境界部分を示す概念図、
第５図は凹部を含む図形の他の例を示す概念図、第６図
は包絡点間を結ぶ直線の傾きを示す概念図、第７図は凸
閉包の形成過程を示す概念図である。 Ａ〜Ｅ……凹部、Ｉ〜IV……象限、P1，P2,a,b……包絡
点、Pb1〜Pb9，c1〜c9……境界画素、d1〜d8……画素。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】境界画素データをチェーン順に配列し、か
    つ包絡点となる境界画素に指標を与えたデータを生成
    し、相隣接する包絡点間を結ぶ直線の傾きを求め、両包
    絡点間の境界画素を一方の包絡点から他の包絡点に向か
    って順次追跡し、境界画素の中心と前記直線との距離を
    評価して凹部を検出する画像処理方法において、両包絡
    点間を結ぶ直線より図形内側に位置する最初の境界画素
    から順次境界画素をカウントし、凹部でないことが判明
    したときにはそのカウント値を無効とし、凹部であるこ
    とが判明したときには凹部内の境界画素数から凹弧長を
    算出する画像処理方法。
  2. 【請求項２】凹部であることが判明したときに、凹部の
    始点、終点を結ぶ線分の長さを算出し、これを凹弦長と
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像
    処理方法。
  3. 【請求項３】凹部であることが判明したときに、凹部の
    個数をカウントアップし、これによって凹数を求める特
    許請求の範囲第１項記載の画像処理方法。
  4. 【請求項４】境界画素データをチェーン順に配列し、包
    絡点となる境界画素に指標を与えたデータを生成し、相
    隣接する包絡点間を結ぶ直線の傾きを求め、この直線か
    ら最短距離にありかつ直線よりも図形内側に位置する画
    素を一方の包絡点から他方の包絡点に向かって順次並べ
    て凸閉包を形成し、この凸閉包から原図形を差し引いた
    図形を凹部のみよりなる図形とする画像処理方法。
  5. 【請求項５】包絡点間に並べた画素には指標を付し、凹
    部よりなる図形における指標が付された画素をカウント
    して凹弦長を求める特許請求の範囲第４項記載の画像処
    理方法。
  6. 【請求項６】包絡点間に並べた画素には指標を付し、凹
    部よりなる図形における指標が付されていない画素をカ
    ウントして凹弧長を求める特許請求の範囲第４項記載の
    画像処理方法。
  7. 【請求項７】凹部のみの図形をラベリングして凹数を求
    めることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の画像
    処理方法。
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