JP2800544B2 - 画像データの芯線化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像ベクトル化処理
による画像処理方法に係わり、特に芯線ベクトルの中断
点接続技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＡＤ（コンピュータエイディド
デザイン）の普及に伴って、図面入力装置のニーズが高
まっている。この図面入力装置は、図面や文書などの画
像をイメージスキャナ等で読み取ってＣＡＤ等で取り扱
うに適した画像データを得るためのものであり、ＣＡＤ
等で取り扱うにあたっての簡便性を確保しつつデータ圧
縮を行う点が重要となる。これらの点を満足する画像処
理技術として画像ベクタライズ処理が挙げられる。この
画像ベクタライズ処理では、イメージスキャナ等から読
み込まれた２値化画像データを処理対象とし、画像の輪
郭を抽出して輪郭ベクトルを生成すると共に、その輪郭
ベクトルを用いて芯線ベクトルを生成する。得られたベ
クトルデータは、画像を構成する基本要素（文字・線分
等）を分離してコード化する認識処理等に利用される。

【０００３】ここで画像の芯線ベクタライズ処理（芯線
ベクトルの生成処理）について説明する。図１４は、芯
線ベクタライズ処理手順の概要を示す。また図１５は、
処理の対象となる画像の例を示し、（ａ）は読み取った
画像（原図）、（ｂ）は芯線ベクトル生成時の画像、
（ｃ）は芯線ベクトル接続後の画像を示す。この処理で
は、まず輪郭ベクトルデータを高速に検索できるように
線情報を構造化したうえで（Ｓ１）、芯線ベクトルの生
成処理を行う（Ｓ２）。すなわち、２本のペアになる輪
郭ベクトル１を探し出して輪郭ベクトル１のペアの中心
線に相当する芯線ベクトル２を生成する。この処理を輪
郭に沿って連続的に行い、輪郭ベクトルのペアが途切れ
るとその点を中断点３として記憶したうえで、新たに輪
郭ベクトルのペアの探索を開始する。芯線ベクトル２の
生成が終了すると、中断点３の情報を扱い易いように構
造化したうえで（Ｓ３）、接続点４を設定して所定の中
断点を接続する（Ｓ４）。さらに中断点接続処理の結果
に従って芯線のセクションを改編し、接続された複数の
芯線のセクションを１つに統合する（Ｓ５）。

【０００４】上記の芯線ベクトルの生成では、中断点接
続の処理精度が処理結果の画像の品質に大きく係わる。
従来の中断点接続処理の１例として特開平３−７４７８
１号公報記載の技術を挙げると、接続すべき中断点を抽
出するあたって、中断点や輪郭ベクトルの端点を所定の
基準でつなげて、分岐点部分あるいは交差点部分の大枠
に相当するループを作成し、単一のループに属する中断
点を１つに統合することとし、精度の高い中断点接続処
理を可能としている。

【０００５】この後、中断点を接続する接続点の位置を
設定するが、この設定にあたっては、分岐点や交差点に
は直線が含まれていることが多いため、平行な芯線を認
識してそれらの芯線が直線的に接続されるように取り扱
うことが要点となる。上記の従来の技術では、図１６に
示すように、接続の対象となる芯線ベクトルをＬＬ′，
ＭＭ′，ＮＮ′、各芯線の中断点をそれぞれＬ，Ｍ，Ｎ
とすると、直線ＬＬ′，ＭＭ′，ＮＮ′の交点Ａ，Ｂ，
Ｃをとり、それぞれの交差角に基づいて各芯線が平行か
否かの判断を行っていた。すなわち、交差角のいずれ
か、たとえば直線ＭＭ′，ＮＮ′の交差角が１８０°±
α（αは設定角度）の範囲内である場合、それらの芯線
ＭＭ′，ＮＮ′は平行であるものと判断し、直線ＭＮと
直線ＬＬ′との交点を求めて接続点Ｒとする（パターン
１）。もし、いずれの交差角も１８０°±αの範囲から
外れている場合は、三角形ＡＢＣの重心を求めて接続点
Ｒとするものであった（パターン２）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で
は、パターン１，２のいずれに該当するかで接続点の位
置がかなり異なってしまうため、処理精度を高めるうえ
で、パターン決定のパラメータである角度αの適切な設
定が重要となる。しかしながら角度αは主観的に決定さ
れる値であるので、たとえば試行錯誤的にαを最適化し
ていくといった手法をとらざるを得ず、角度αの最適な
設定には困難が伴う。この点が画像ベクトル化処理の精
度を阻害し、オペレータの負担を増大させる要因の１つ
になっていた。

【０００７】この発明は、このような事情に鑑み、芯線
の接続点の位置を決定する方法において、主観的なパラ
メータを使用せずに適切な位置が得られる方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
輪郭ベクトル対を追跡して輪郭ベクトル対の中心に芯線
ベクトルを連続的に設定すると共に、輪郭ベクトル対の
不連続部では芯線ベクトルの端点を中断点とし、この
後、芯線ベクトルの中断点のうちから１つに接続すべき
中断点群を抽出し、該中断点群ごとに芯線ベクトルの接
続点を求めて芯線を統合する方法であって、懸案中断点
群中から芯線同士が平行である一対の中断点を抽出して
当該中断点同士を連結してなる基準線を求め、この基準
線を用いて接続点の位置を設定する方法において、芯線
同士が平行である一対の中断点を抽出するにあたって、
次の手順を採用する。

【０００９】すなわち、まず２つの懸案中断点の生成時
に用いられた２つの輪郭ベクトル対の４端点の位置デー
タを所定のファイルから取り込む。この４端点を頂点と
する四辺形を想定し、この四辺形の辺のうちの中断点を
有する２辺を側辺、他の２辺を上下辺とすると、両側辺
の長さおよび上下辺の中点同士を連結してなる補助線の
長さを求める。この後、この補助線の長さを両側辺のう
ちの短い方の長さと比較し、補助線の方が長いあるいは
両者の長さが等しい場合に中断点の芯線同士が平行であ
ると判定する。

【００１０】この判定基準の根拠を説明すると、各中断
点に対応する芯線が大きな交差角をもって交差する位置
関係にある場合、上記の四辺形は両側辺を脚とする台形
に近い形状をとるため、両側辺よりも補助線が短くな
る。逆に芯線が小さな交差角をもって交差する、すなわ
ち平行に近い場合、上記の四辺形は両側辺を底とする台
形あるいは長方形に近い形状をとるため、両側辺のうち
の短い方と比較して補助線が長くなる。このことから補
助線と側辺の大小関係が平行判定の基準となることが判
る。

【００１１】この芯線化処理方法は、次のような装置に
用いれば好適である。すなわち、懸案中断点群中の各中
断点に対応して基準線を設定する基準線設定手段と、懸
案中断点群に設定された基準線の本数および位置関係に
基づいて芯線ベクトルの接続点を設定する接続点設定手
段とを備えた画像処理装置である。

【００１２】ここで基準線設定手段は、次の手段を有す
る。

【００１３】（１）懸案中断点について芯線同士が平行
となる中断点が中断点群中に存在するか否かを判定し、
この判定結果に基づいて基準線生成手段を選択する基準
線生成処理選択手段。この基準線生成処理選択手段は、
次の手段を有する。ａ）判定の対象となる２つの中断点
に対応する輪郭ベクトル対の端点の位置データを取り込
むデータ取り込み手段。ｂ）上記の四辺形の両側辺の長
さおよび上下辺の中点同士を連結してなる補助線の長さ
を算出する算出手段。ｃ）補助線の長さを両側辺の長さ
と比較し、比較結果に基づいて中断点の芯線同士が平行
であるか否かを判定する判定手段。

【００１４】（２）芯線同士が平行となる中断点がある
場合に選択され、当該中断点および懸案中断点の連結線
を基準線とする第１の基準線生成手段。

【００１５】（３）芯線同士が平行となる中断点がない
場合に選択され、懸案中断点の芯線の延長線に相当する
直線を基準線とする第２の補助線生成手段。

【００１６】（４）懸案中断点群中のすべての中断点に
基準線が設定された後に動作し、複数の基準線の端点と
なっている中断点を基準線限定候補点として探索する探
索手段。

【００１７】（５）基準線限定候補点が複数存在する場
合に動作して、各基準線限定候補点に係る基準線をそれ
ぞれ１本に限定するものであって、複数の基準線のうち
から芯線との交差角が最も小さい基準線を残すべき基準
線として選択する基準線限定手段。

【００１８】一方、接続点設定手段は、次の手段を有す
る。

【００１９】（１）基準線の本数に基づいて接続点生成
手段を選択する接続点生成処理選択手段。

【００２０】（２）基準線が１本の場合に選択され、基
準線の中点を接続点とする第１の接続点生成手段。

【００２１】（３）基準線が２本の場合に選択され、基
準線の交点を接続点とする第２の接続点生成手段。

【００２２】（４）基準線が３本以上の場合に選択さ
れ、３本の基準線を選択してそれらの交点を頂点とする
三角形の内部の点を接続点とする第３の接続点生成手
段。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【００２４】この発明の一実施例に係る画像処理装置の
システム構成の要部を図２に示す。４はポインティング
デバイス５その他からの入力を取り込む入力インタフェ
ース、６はＣＲＴ（カソードレイチューブ）装置、７は
表示制御を行う表示インタフェース、８は外部記憶装
置、９は外部記憶インタフェース、１０は外部システム
との間で画像データ等の伝送を行う通信制御インタフェ
ース、１１はＣＰＵ（中央処理装置）である。１２はメ
インメモリであり、この実施例に係る芯線ベクタライズ
処理その他のプログラム等を格納している。前述のよう
に芯線ベクトライズ処理では、不連続箇所（中断点）を
含む芯線ベクトルを生成し、この後、中断点接続処理を
行って芯線ベクトルの不連続部分を接続する。この中断
点接続処理では、まず前段の処理で得られた複数の中断
点を１つに接続すべきもの同士でグループ化し、各グル
ープに関するデータを使用して接続点の位置を計算す
る。この実施例では、まず他の芯線との位置関係を考慮
して芯線を延長したものに相当する基準線を中断点ごと
に設定し、この後、この基準線を用いて接続点の位置を
計算することとしている。

【００２５】基準線設定処理手順の概略を図１に示す。
また基準線設定の例を図３〜５に示す。図３の例を用い
て説明すると、まずＣＰＵは、対象とする中断点グルー
プの中から基準線設定の対象として中断点（以下処理対
象点という）を１つ選択すると共に、他の中断点（以下
比較点という）を１つ選択する（Ｓ１）。処理対象点と
して中断点Ｍを、比較点として中断点Ｎを選択したとす
ると、次に中断点Ｍ，Ｎの生成に用いられた輪郭ベクト
ルＡＡ′，ＢＢ′，ＣＣ′，ＤＤ′のデータを取得する
（Ｓ２）。なお、各中断点に関するデータとして、中断
点生成の際に使用した輪郭ベクトルのデータがあらかじ
め用意されている。そして取得した輪郭ベクトルのデー
タを用いて芯線Ｍ，Ｎが平行か否かの判定を行う（Ｓ
３）。

【００２６】この判定では、まず線分ＡＤ，ＢＣの中点
Ｓ，Ｔをとり、線分ＳＴの長さを求める。次に線分Ａ
Ｂ，ＣＤの長さをそれぞれ求めてその長さを比較する。
そして短い方（ここでは線分ＡＢ）と線分ＳＴの長さを
比較する。この結果、ＳＴ≧ＡＢであれば芯線Ｍ，Ｎは
平行であると判定し、ＳＴ＜ＡＢであれば芯線Ｍ，Ｎは
平行でないと判定する。

【００２７】芯線Ｍ，Ｎが平行である場合（Ｓ４：Ｙｅ
ｓ）、線分ＭＮをとって処理対象点Ｍの基準線として設
定する（Ｓ５）。もしも芯線Ｍ，Ｎが平行でない場合は
（Ｓ４：Ｎｏ）、他の中断点を探して比較点として選択
し（Ｓ６，７）、再び平行判定を行って処理対象Ｍにつ
いて基準線を設定する。

【００２８】ここで図４に示すようにどの比較点を選択
しても芯線が平行となる組み合わせがない場合（Ｓ６：
Ｎｏ）、次の手順で基準線を設定する（Ｓ８）。処理対
象点がＭであるとすると、まず中断点Ｎを比較点として
選択する。そして処理対象点Ｍに対応する輪郭ベクトル
端点Ａ，Ｂにおける輪郭ベクトルの芯線ベクトルがある
側の角度（ここでは∠Ａ′ＡＤ（優角），∠Ｂ′ＢＣ
（劣角））を求める。次に∠Ａ′ＡＤ，∠Ｂ′ＢＣの大
きさを比較して小さい方の角度（∠Ｂ′ＢＣ）を選択す
る。そして輪郭ベクトルＡＡ′に対して∠Ｂ′ＢＣと同
じ角度をなす直線ＡＡ″をとり、直線ＡＡ′，ＢＣの交
点Ｐを求めて線分ＭＰを処理対象点Ｍの基準線として設
定する。同様にして処理対象点Ｎについても基準線ＮＱ
を設定する。

【００２９】このようにして各中断点について基準線を
順次設定していき（Ｓ９，１０）、すべての中断点につ
いて基準線が設定し終わると（Ｓ１０：Ｎｏ）、必要に
より基準線整理を行ったうえで接続点計算に進む。すな
わち、まず複数の基準線の端点である中断点を検出し、
そのような中断点がない場合あるいは１つだけある場合
は（Ｓ１１：Ｎｏ）、基準線整理を行わずに基準線設定
処理を終了する。もし、上記の条件を満たす中断点が複
数ある場合は（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、基準線整理を行う
（Ｓ１２）。図５に示す例では、上記の条件を満たす中
断点としてＬ，Ｍがある。中断点Ｌについて説明する
と、中断点Ｌを端点とする基準線は線分ＬＭ，ＬＮであ
る。そこで輪郭ベクトルＣＣ′（あるいはＤＤ′）に対
する線分ＬＭ，ＬＮの交差角を求めてその大きさを比較
する。そして交差角の小さい（ほぼ０°）の線分ＬＭを
基準線として残し、基準線ＬＮを削除する。同様に中断
点Ｍについても基準線ＫＭを削除する。この結果、基準
線は線分ＪＰ，ＬＭの２本に整理される。

【００３０】この後、上記のようにして得られた基準線
を用いて接続点計算を行う。接続点計算手順の概略を図
６に示す。また接続点計算の例を図７〜１３に示す。こ
の処理ではＣＰＵは、まず基準線の本数を確認し（Ｓ
１）、その本数に応じて所定の計算方式を選択する。す
なわち、基準線が１本の場合、図７に示すように、基準
線ＭＮの中点を求めて接続点Ｒとする（Ｓ２）。基準線
が２本の場合、図８〜１２の各例のように、２本の基準
線の交点を求めて接続点Ｒとする（Ｓ３）。基準線が３
本の場合、図１３に示すように、基準線ＫＮ，ＪＭ，Ｌ
Ｏが互いに交わる点Ｕ，Ｖ，Ｗを求め、これらの点Ｕ，
Ｖ，Ｗを頂点とする三角形の重心を求めて接続点Ｒとす
る（Ｓ４）。なお、３本の基準線が一点で交わる場合、
その交点を接続点Ｒとする。基準線が４本以上の場合、
基準線から３本を選択したうえで（Ｓ５）、基準線が３
本の場合と同様に交差部分の三角形の重心を接続点とす
る。３本の基準線を選択するにあたっては、まず基準線
同士の交差角を求め、交差角が９０°に最も近い基準線
の対を求める。そしてこの対から一方の基準線を選択
し、選択した基準線との交差角が４５°に最も近い基準
線を求める。これにより交差部分の三角形が直角二等辺
三角形に最も近い３本の基準線の組み合わせが得られ
る。このようにして得られた３本の基準線を用いて接続
点を求める。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
芯線ベクトルを接続する際、芯線同士が平行か否かを判
定するにあたって、２つの懸案中断点の生成時に用いら
れた２つの輪郭ベクトル対の４端点を頂点とする四辺形
を想定し、この四辺形における補助線と所定の辺の大小
関係を判定基準とする。したがって芯線ベクトルの交差
角などを考慮せずに芯線の平行判定が可能となるため、
交差角の許容範囲等の設定が不要となる。それゆえ交差
角の許容範囲の設定に伴う処理精度の低下やオペレータ
の負担増を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る基準線設定手順の概
略を示すフローチャート。

【図２】図１の実施例に係る画像処理装置のシステム構
成の要部を示すブロック図。

【図３】基準線設定例を示す説明図。

【図４】基準線設定例を示す説明図。

【図５】基準線設定例を示す説明図。

【図６】接続点計算手順の概略を示すフローチャート。

【図７】接続点設定例を示す説明図。

【図８】接続点設定例を示す説明図。

【図９】接続点設定例を示す説明図。

【図１０】接続点設定例を示す説明図。

【図１１】接続点設定例を示す説明図。

【図１２】接続点設定例を示す説明図。

【図１３】接続点設定例を示す説明図。

【図１４】芯線ベクタライズ処理手順の概略を示すフロ
ーチャート。

【図１５】画像の例を示す説明図。

【図１６】従来の接続点設定例を示す説明図。

【符号の説明】

１…輪郭ベクトル ２…芯線ベクトル ３…中断点 ５…ポインティングデバイス ６…ＣＲＴ ８…外部記憶装置 １０…通信制御インタフェース １１…ＣＰＵ １２…メインメモリ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輪郭ベクトル対を追跡して輪郭ベクトル
   対の中心に芯線ベクトルを連続的に設定すると共に、輪
   郭ベクトル対の不連続部では芯線ベクトルの端点を中断
   点とし、この後、芯線ベクトルの中断点のうちから１つ
   に接続すべき中断点群を抽出し、該中断点群ごとに芯線
   ベクトルの接続点を求めて芯線を統合する方法であっ
   て、懸案中断点群中から芯線同士が平行である一対の中
   断点を抽出して当該中断点同士を連結してなる基準線を
   求め、この基準線を用いて接続点の位置を設定する方法
   において、 芯線同士が平行である一対の中断点を抽出するにあたっ
   て、２つの懸案中断点の生成時に用いられた２つの輪郭
   ベクトル対の４端点の位置データを用意し、この４端点
   を頂点とする四辺形の辺のうちの前記中断点を有する２
   辺を側辺、他の２辺を上下辺とすると両側辺の長さおよ
   び上下辺の中点同士を連結してなる補助線の長さを求
   め、この補助線の長さを両側辺のうちの短い方の長さと
   比較し、補助線の方が長いあるいは両者の長さが等しい
   場合に中断点の芯線同士が平行であると判定することを
   特徴とする画像データの芯線化処理方法。