JP2859067B2 - エッジ検出方法 - Google Patents

エッジ検出方法

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JP2859067B2
JP2859067B2 JP5032999A JP3299993A JP2859067B2 JP 2859067 B2 JP2859067 B2 JP 2859067B2 JP 5032999 A JP5032999 A JP 5032999A JP 3299993 A JP3299993 A JP 3299993A JP 2859067 B2 JP2859067 B2 JP 2859067B2
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信吾 湯浅
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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、計算機等を用いてディ
ジタル画像処理によりエッジを検出するエッジ検出方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ロボットの視覚装置や製品の自動外観検
査装置においては、物体の形状を抽出したり、傷などの
不良部分の検出を行うために濃淡画像からエッジ検出を
行う必要がある。この種のエッジ検出方法としては、多
くのアルゴリズムが知られている。しかし、画像の濃度
値に対する空間微分値を求め、この値が適当なしきい値
よりも大きい画素をエッジ画素とする方法や、特開平２
−９６８８４号などにより提案された零交差点と局所空
間微分値とを組み合わせた方法が代表的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
方法は、画像中に含まれるノイズの影響を受けやすく、
エッジがぼけている（濃度値の局所空間微分によって求
まる濃度勾配ベクトルの大きさが小さい）場合や、認識
対象領域と背景領域との濃度レベルの差が小さい場合な
どには、エッジを安定して検出することができなかっ
た。
【０００４】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、エッジを安定して検出
することができるエッジ検出方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、認識対象物体を撮像手段によ
って撮像し、得られた濃淡画像を局所空間微分して濃度
勾配ベクトルを得て、この濃度勾配ベクトルの大きさと
方向よりなる濃度勾配ベクトル画像を求め、この濃度勾
配ベクトル画像の各画素を順次着目画素とし、この着目
画素を中心とする特定の処理範囲内にある画素の濃度勾
配ベクトルの大きさと、着目画素の濃度勾配ベクトルの
方向と処理範囲内にある画素の着目画素からの位置によ
り決まる方向との余弦関数又は正弦関数より決定される
第１の係数と、着目画素における濃度勾配ベクトル方向
と処理範囲内にある画素における濃度勾配ベクトル方向
との一致度を示す第２の係数とからエッジ評価値を演算
し、エッジ評価値を用いてエッジ検出を行っている。
【０００６】なお、請求項２に示すように、着目画素の
濃度勾配ベクトルの方向に上記処理範囲を設定するとと
もに、上記第１の係数として、着目画素の濃度勾配ベク
トルの方向と処理範囲内にある画素の着目画素からの位
置により決まる方向との差の余弦関数の偶数乗より求ま
る係数を用い、上記濃度勾配ベクトルの大きさと各係数
とからエッジ評価値を演算してもよい。
【０００７】また、請求項３に示すように、上記処理範
囲を着目画素の濃度勾配ベクトルの方向に直交する方向
に設定するとともに、第１の係数として、着目画素の濃
度勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着目画
素からの位置により決まる方向との差の正弦関数の偶数
乗より求まる係数を用いてもよい。また、請求項４に示
すように、上記第１の係数としては、例えば着目画素の
濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着目
画素からの位置により決まる方向との差の余弦関数の奇
数乗より求まる係数を用いることができる。
【０００８】請求項５の発明では、上記目的を達成する
ために、認識対象物体を撮像手段によって撮像し、得ら
れた濃淡画像を局所空間微分して濃度勾配ベクトルを得
て、この濃度勾配ベクトルの大きさと方向よりなる濃度
勾配ベクトル画像を求め、この濃度勾配ベクトル画像の
各画素を順次着目画素とし、この着目画素を中心とする
特定の処理範囲内にある画素の濃度勾配ベクトルの大き
さと、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向を正方向と
し、着目画素を基準点として着目画素より正方向側にあ
る画素に正の係数を付与すると共に負方向側にある画素
に負の係数を付与して求めた係数と、着目画素における
濃度勾配ベクトル方向と処理範囲内にある画素における
濃度勾配ベクトル方向との一致度を示す係数とからエッ
ジ評価値を演算し、エッジ評価値の符号が変化する画素
をエッジ候補点としてエッジ検出を行っている。
【０００９】請求項６の発明では、請求項２で得られる
エッジ評価値と、請求項３で得られるエッジ評価値とを
用いてエッジを検出している。具体的には、請求項７に
示すように、請求項２で得られるエッジ評価値と、請求
項３で得られるエッジ評価値とに、エッジの特性により
決まる係数を乗算した後に加算し、この加算値を大きさ
を用いてエッジを検出することができる。
【００１０】請求項８の発明では、請求項２で得られる
エッジ評価値と、請求項５で得られるエッジ評価値とを
用いてエッジを検出している。請求項９の発明では、請
求項３で得られるエッジ評価値と、請求項５で得られる
エッジ評価値とを用いてエッジを検出している。
【００１１】請求項１０の発明では、請求項５で得られ
るエッジ評価値と、請求項６で得られるエッジ評価値と
を用いてエッジを検出している。請求項１１の発明で
は、請求項５で得られるエッジ評価値と、請求項７で得
られるエッジ評価値とを用いてエッジを検出している。
【００１２】
【作用】認識対象物体を撮像して得られた濃淡画像を、
局所空間微分して求められた濃度勾配ベクトル画像にお
いては、認識対象領域と背景領域の境界部分、つまりエ
ッジ付近では、各画素の濃度勾配ベクトルの方向は、エ
ッジの連なる方向（以下、エッジの方向と呼ぶ）に対し
て直交する方向（以下、エッジと直交する方向と呼ぶ）
に揃っている。また、エッジの方向には、濃度勾配ベク
トルの大きさが相対的に大きな画素が並んでいる。
【００１３】そこで、請求項１の発明は、上述のように
濃度勾配ベクトル画像の各画素を順次着目画素とし、こ
の着目画素を中心とする特定の処理範囲内にある画素の
濃度勾配ベクトルの大きさと、着目画素における濃度勾
配ベクトル方向と処理範囲内にある画素における濃度勾
配ベクトル方向との一致度を示す第２の係数とからエッ
ジ評価値を演算して、エッジ検出を行うことにより、各
画素の濃度勾配ベクトルのエッジと直交する方向への揃
い方、及びエッジの方向に濃度勾配ベクトルの大きさが
相対的に大きな画素が並ぶことから、エッジ検出を行
う。このエッジ検出において、複数の画素の濃度勾配ベ
クトルを用いエッジ検出を行うことにより、つまりはあ
る程度大きな範囲内でエッジ検出を行うことにより、局
所的なノイズの影響を受けにくくする。また、着目画素
の濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着
目画素からの位置により決まる方向との余弦関数又は正
弦関数より決定される第１の係数を含めて、上記エッジ
評価値を算出することで、上記第１の係数により認識対
象領域に重み付けを行い、認識対象領域と背景領域との
濃度レベルに明確な差を設ける。これにより、エッジを
安定して検出する。
【００１４】請求項２に示すように、着目画素の濃度勾
配ベクトルの方向に処理範囲を上記処理範囲内に設定す
るとともに、上記第１の係数として、着目画素の濃度勾
配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着目画素か
らの位置により決まる方向との差の余弦関数の偶数乗よ
り求まる係数を用いることにより、エッジと直交する方
向に処理範囲を設定する。これにより、濃度勾配のゆる
やかで、局所的な濃度勾配が小さいエッジでも、エッジ
と直交する方向にわたる濃度勾配ベクトルの大きさを総
合評価して、濃度勾配の緩やかなエッジを検出すること
を可能とする。例えば、エッジと直交する方向にわたる
濃度勾配ベクトルの大きさを積分すると、その積分値は
エッジ付近では大きな値を示すので、これにより濃度勾
配のゆるやかなエッジを安定して検出することができ
る。
【００１５】請求項３の発明は、上述のように上記処理
範囲を着目画素の濃度勾配ベクトルの方向に直交する方
向に設定するとともに、第１の係数として、着目画素の
濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着目
画素からの位置により決まる方向との差の正弦関数の偶
数乗より求まる係数を用いることにより、主にエッジの
方向に濃度勾配ベクトルの大きさが相対的に大きな画素
が並ぶことからエッジを検出する。この場合には、エッ
ジの濃度勾配が急な場合において、特に有効な方法であ
る。
【００１６】請求項５の発明は、上述のように濃度勾配
ベクトル画像の各画素を順次着目画素とし、この着目画
素を中心とする特定の処理範囲内にある画素の濃度勾配
ベクトルの大きさと、着目画素の濃度勾配ベクトルの方
向を正方向とし、着目画素を基準点として着目画素より
正方向側にある画素に正の係数を付与すると共に負方向
側にある画素に負の係数を付与して求めた第１の係数
と、着目画素における濃度勾配ベクトル方向と処理範囲
内にある画素における濃度勾配ベクトル方向との一致度
を示す第２の係数とからエッジ評価値を演算し、エッジ
評価値の符号が変化する画素をエッジ候補点としてエッ
ジ検出を行う。
【００１７】請求項６乃至請求項１１の発明では、上記
各発明の組み合わせにより、さらに総合的なエッジ検出
を可能とし、安定してエッジを検出することを可能とす
る。
【００１８】
【実施例】（実施例１） 図２に本発明の発明が適用される装置の構成を示す。エ
ッジ検出装置は、認識対象物体１を撮像する撮像手段２
と、撮像手段２で撮像して得られるアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段３と、得られたデ
ィジタル濃淡画像（以下、単に濃淡画像と呼ぶ）から各
画素における濃度勾配の大きさと方向を表す濃度勾配ベ
クトル画像を求める局所空間微分手段４と、濃度勾配ベ
クトル画像からエッジの特性を評価するエッジ評価値を
演算するエッジ評価値演算手段５と、エッジ評価値に基
づいてエッジの検出を行うエッジ検出手段６とで構成し
てある。
【００１９】図４は、濃淡画像において、局所空間微分
によって求めた各画素１０における濃度勾配ベクトルの
様子を表現してある。この図４における矢印イの長さが
濃度勾配ベクトルの大きさ、矢印イの向きが濃度勾配ベ
クトルの方向を示している。
【００２０】ここで、エッジ付近における濃度勾配ベク
トルは、大きさが背景領域と比較して相対的に大きく、
エッジと直交する方向に向かっており、またエッジの方
向に連続的に連なっている。従って、これら濃度勾配ベ
クトルの特性を兼ね備えているかを評価することによ
り、エッジを検出することができる。
【００２１】以上のことから、エッジ評価の方法として
は、エッジ付近における濃度勾配ベクトルの大きさ、濃
度勾配ベクトル方向の揃い方、着目画素の濃度勾配ベク
トルの方向と処理範囲内の演算対象画素の着目画素から
の位置によって決まる重み付けとの３点の評価をすれば
よいことが分かる。以下、本実施例のエッジ検出方法を
説明する。まず、認識対象物体を撮像手段により撮像し
て得られるディジタル濃淡画像（濃度値は０〜２５５の
２５６階調）を得る。この濃淡画像に対する局所空間微
分を行うに先だって、必要に応じてガウシアン関数ｇ
（ｘ，ｙ）を用いた平滑化処理を行ってもよい。
【００２２】
【数１】
【００２３】 σ：標準偏差 次に、マスクサイズ３×３のソーベル（sobel)オペレー
タ（主に局所的な濃度変化を検出する目的で設計された
差分フィルタの一種）を用いた局所空間微分を行い、Ｘ
方向微分値ｆｘと、Ｙ方向微分値ｆｙを次式より求め
る。 ｆｘ＝（ｃ＋２ｆ＋ｉ）−（ａ＋２ｄ＋ｇ） ｆｙ＝（ｇ＋２ｈ＋ｉ）−（ａ＋２ｂ＋ｃ） ａ〜ｉ：図３のマスク内の濃淡画像の画素値 また、次式により濃度勾配ベクトルの大きさＦと方向θ
とを求める。
【００２４】
【数２】
【００２５】これにより、濃度勾配ベクトルの大きさと
方向からなる濃度勾配ベクトル画像を求める。そして、
濃度勾配ベクトル画像の各画素を順次着目画素とし、こ
の着目画素を中心とする特定の処理範囲内において、エ
ッジ評価値を演算する。ここで、図５に示すように、着
目画素を中心画素とするマスクサイズが３の特定の処理
範囲内でエッジ評価値を演算する場合について説明す
る。
【００２６】図５（ａ）では着目画素である中心画素の
座標を（０，０）にとり、（ｉ，ｊ）で処理範囲内にあ
る画素の中心画素からの相対座標を示す。そして、中心
画素と処理範囲内のいずれかの画素との濃度勾配ベクト
ルの関係が例えば図５（ｂ）に示すようになっているも
のとして以下の説明を行う。図５（ｂ）では、中心画素
の濃度勾配ベクトルの大きさがＰ0 、方向がθ0 で、処
理範囲内の画素の濃度勾配ベクトルの大きさがＰijで、
方向がθijとなっており、中心画素と上記処理範囲内の
画素の位置（座標点（ｉ，ｊ））の方向（（０，０）か
ら（ｉ，ｊ）に向かう方向）がφijとしてある。
【００２７】上記エッジ付近における濃度勾配ベクトル
の大きさは、特定の処理範囲にある画素の濃度勾配ベク
トルの大きさであり、図５（ｂ）の場合にはＰijであ
る。また、濃度勾配ベクトル方向の揃い方は、着目画素
における濃度勾配ベクトルの方向と、処理範囲にある画
素の濃度勾配ベクトルの方向との一致度から分かり、そ
れを係数で表す。例えば、この係数としては、cos （θ
ij−θ0 ）を用いることができる。
【００２８】さらに、着目画素の濃度勾配ベクトルの方
向と処理範囲内の演算対象画素の着目画素からの位置に
よって決まる重み付けは、着目画素の濃度勾配ベクトル
の方向と、処理範囲内にある画素の着目画素からの位置
により決まる方向との関係から決定される。例えば、こ
の係数としては、cos （φij−θ0 ）を用いることがで
きる。
【００２９】ここで、処理範囲内において、着目画素の
濃度勾配ベクトル方向に処理範囲を設定し、上記エッジ
評価値を演算してもよい。この処理範囲は、着目画素を
基準点として、濃度勾配ベクトルと平行な方向の重みを
大きくして設定することができる。上述の値Ｐij及び具
体係数をcos （θij−θ0 ），cos （φij−θ0 ）を用
いた場合の一例としてのエッジ評価値は、
【００３０】
【数３】
【００３１】とすればよい。そして、エッジ検出手段６
では、上記エッジ評価値があるしきい値を越える画素を
エッジとして検出する。ここで、上記エッジ評価値を演
算する関数式は、勾配の緩やかなエッジを検出するた
め、エッジに垂直は方向の重みを大きくしている。以上
のエッジ検出方法をまとめたフローチャートを図６に示
す。
【００３２】なお、上記エッジ検出方法におえる処理範
囲の具体的な設定方法としては、図７（ａ）に示すよう
に、着目画素１０’を中心とした着目画素１０’の濃度
勾配ベクトル（イ’）の方向に平行な矩形領域ロを設定
すればよい。この場合には、図７（ｂ）に示すように、
矩形領域内の各画素の重み付けのために正の係数値（例
えば、１）を付与すればよい。この方法を採用した場合
のエッジ検出方法のフローチャートを図８に示す。
【００３３】また、上述の場合には、数３で示す関数式
を用いたが、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向と処理
範囲内の演算対象画素の着目画素からの位置によって決
まる重み付けは、一般的には、着目画素の濃度勾配ベク
トルの方向と、処理範囲内にある画素の着目画素からの
位置により決まる方向との差の余弦関数の偶数乗からな
る係数で行うように拡張することも可能である。このよ
うに重み付け方法を一般化したフローチャートを図９に
示す。
【００３４】さらに、以上の説明はエッジ評価値がどの
ようなものであるかを明確にするために、具体的な係数
値を示す形で説明を行ったが、一般的には、必ずしも上
記係数に限定されるものではないことは言うでもない。
つまりは、着目画素を中心とする特定の処理範囲内にあ
る画素の濃度勾配ベクトルの大きさと、上記着目画素の
濃度勾配ベクトルの方向と上記処理範囲内にある演算対
象画素の着目画素からの位置により決まる方向との関係
により決定される係数と、上記着目画素における濃度勾
配ベクトル方向と処理範囲内にある画素における濃度勾
配ベクトル方向との一致度を示す係数とを用いて、エッ
ジ評価値を演算し、このエッジ評価値を用いてエッジ検
出を行えばよい。この本発明の技術思想を一般化した場
合のフローチャートを図１に示す。
【００３５】（実施例２） 実施例１の場合には、着目画素の濃度勾配ベクトル方向
に沿う方向の重みを大きくし、つまりは勾配の緩やかエ
ッジをも検出できるようにしたものであったが、特に勾
配の急なエッジが連なっている場合に有用なエッジ検出
方法について以下に説明する。
【００３６】本実施例の場合には、上記実施例１の場合
には処理範囲を着目画素の濃度勾配ベクトル方向に沿う
方向に設定していたのに対して、本実施例では着目画素
の濃度勾配ベクトル方向に直交する方向に処理範囲を設
定する点に特徴がある。具体的には、図１１（ａ）に示
すように、処理範囲ロを着目画素１０’を中心としたこ
の着目画素１０’の濃度勾配ベクトル方向に直交する矩
形領域を設定する（請求項６）。ここで、この場合に
は、図７（ｂ）に示すように、矩形領域内の各画素の重
み付けのために正の係数値（例えば、１）を付与すれば
よい。
【００３７】図５のように、着目画素１０’と処理範囲
内にある画素１０との関係がある場合には、次の関数式
を用いてエッジ評価値を求めればよい。
【００３８】
【数４】
【００３９】上記数４によれば、エッジに平行な方向の
重みを大きくすることになり、勾配の急なエッジが連な
る場合に、上記エッジ評価値が大きくなる。以上のエッ
ジ検出方法をまとめたフローチャートを図１２に示す。
ところで、上記重み付けは、一般的には、着目画素の濃
度勾配ベクトルの方向と、処理範囲内にある画素の着目
画素からの位置により決まる方向との差の正弦関数の偶
数乗からなる係数で行うように拡張することも可能であ
る。このように重み付け方法を一般化したフローチャー
トを図１３に示す。
【００４０】さらに、上述の説明もエッジ評価値がどの
ようなものであるかを明確にするために、具体的な係数
値を示す形で説明を行ったが、一般的には、必ずしも上
記係数に限定されるものではない。つまりは、着目画素
の濃度勾配ベクトル方向に直交する方向に特定の処理範
囲を設定し、着目画素を中心とする特定処理範囲内にあ
る画素の濃度勾配ベクトルの大きさと、上記着目画素の
濃度勾配ベクトルの方向と上記処理範囲内にある演算対
象画素の着目画素からの位置により決まる方向との関係
により決定される係数と、上記着目画素における濃度勾
配ベクトル方向と処理範囲内にある画素における濃度勾
配ベクトル方向との一致度を示す係数とを用いて、エッ
ジ評価値を演算し、このエッジ評価値を用いてエッジ検
出を行えばよい。この本発明の技術思想を一般化した場
合のフローチャートを図１０に示す。
【００４１】（実施例３） 本実施例はさらに別の方法によりエッジを検出するもの
である。本実施例においても、上述した実施例１で説明
したと同様に、図１５に示すように、着目画素１０’を
中心とした着目画素１０’の濃度勾配ベクトル（イ’）
方向に沿う方向に矩形の処理範囲を設定する。但し、本
実施例の場合には、着目画素１０’の濃度勾配ベクトル
（イ’）の方向を正方向とし、処理範囲内の着目画素１
０’の正方向側にある画素１０には正の係数値（例え
ば、＋１）を付与すると共に、負方向側にある画素１０
には負の係数値（例えば、−１）を付与し、これにより
着目画素１０’の濃度勾配ベクトル（イ’）の方向と処
理範囲内の演算対象画素１０の着目画素１０’からの位
置によって決まる重み付けを行う。
【００４２】図５のように、着目画素１０’と処理範囲
内にある画素１０との関係がある場合には、次の関数式
を用いてエッジ評価値を求めればよい。
【００４３】
【数５】
【００４４】すなわち、本実施例では、着目画素を中心
とする処理範囲内の画素の濃度勾配ベクトルの大きさ
と、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内に
ある画素の着目画素からの位置により決まる方向との差
の余弦関数で求まる係数と、着目画素における濃度勾配
ベクトル方向と処理範囲内にある画素における濃度勾配
ベクトル方向との一致度を示す係数とを用いてエッジ評
価値を求めるようにしてある。なお、理想的なエッジで
あれば、エッジ評価値は０となる。
【００４５】ここで、図１６の画素数２×２のマスクを
設定し、夫々の画素におけるエッジ評価値がａ〜ｄであ
るとし、ａ×ｂ＜０，ａ×ｃ＜０，ａ×ｄ＜０のいずれ
かが成立する場合に、つまりはエッジ評価値の符号が変
化する画素（以下、零交差点と呼ぶ）をエッジ候補点と
し、エッジの検出を行う。以上のエッジ検出方法をまと
めたフローチャートを図１７に示す。
【００４６】なお、上述の着目画素の濃度勾配ベクトル
の方向と処理範囲内にある画素の着目画素からの位置に
より決まる方向で求まる係数は、着目画素の濃度勾配ベ
クトルの方向と処理範囲内にある画素の着目画素からの
位置により決まる方向との差の余弦関数の奇数乗から求
めてもよい。その場合のエッジ検出方法を示すフローチ
ャートを図１８に示す。
【００４７】さらに、本実施例を一般的に拡張すると、
着目画素を中心とする特定の処理範囲内にある画素の濃
度勾配ベクトルの大きさと、着目画素の濃度勾配ベクト
ルの方向を正方向とし、着目画素を基準点として着目画
素より正方向側にある画素に正の係数を付与すると共に
負方向側にある画素に負の係数を付与して求めた係数
と、着目画素における濃度勾配ベクトル方向と処理範囲
内にある画素における濃度勾配ベクトル方向との一致度
を示す係数とからエッジ評価値を演算し、エッジ評価値
の符号が変化する画素をエッジ候補点としてエッジ検出
を行うようにすればよい。このエッジ検出方法を示すフ
ローチャートを図１４に示す。
【００４８】（実施例４） ところで、以上の各実施例１〜３は言わばエッジの特性
の特徴に基づいて重み付けを設定することになるもので
あったが、エッジの特性は必ずしも一様ではない。そこ
で、実施例１〜３の方法で求めれたエッジ評価値を組み
合わせて、エッジの検出を行うことが好ましい。
【００４９】そこで、本実施例では、実施例１と実施例
２とのエッジ評価値（以下、夫々のエッジ評価値を
Ｅ1 ，Ｅ2 と呼び）を用いて、新たなエッジ評価値（Ｅ
4 ）を演算し、これにより求めれたエッジ評価値Ｅ4 を
用いてエッジ検出を行うようにしてある。本実施例のエ
ッジ検出方法を示すフローチャートを図１９に示す。
【００５０】具体的には、図２０のフローチャートに示
すように、検出対象エッジの特性により係数α，βを設
定し、その係数α，βを実施例１及び実施例２で求めら
れる各エッジ評価値Ｅ1 ，Ｅ2 に乗じ、それを加算した
値（αＥ1 ＋βＥ2 ）を、本実施例のエッジ評価値Ｅ4
とすればよい。そして、このエッジ評価値Ｅ4 があるし
きい値を越える画素をエッジとして検出すればよい。
【００５１】（実施例５） 本実施例は実施例１と実施例３との組み合わせてエッジ
検出を行うものであり、実施例３により得られるエッジ
候補点画像と、実施例１により得られるエッジ評価値Ｅ
1 とを用いてエッジ評価値Ｅ5 を演算し、エッジの検出
を行うもので、そのフローチャートを図２１に示す。
【００５２】具体的には、実施例１により得られるエッ
ジ評価値Ｅ1 を画素値とする濃淡画像に、この濃淡画像
の各画素に対応する位置にある実施例３で得られたエッ
ジ候補点画像の画素値（エッジ候補点の画素値を１、エ
ッジ候補点以外の画素値を０）を乗じ、各画素であるし
きい値を越えたものをエッジとして検出する。 （実施例６） 本実施例は実施例２と実施例３との組み合わせてエッジ
検出を行うものであり、実施例３により得られるエッジ
候補点画像と、実施例２により得られるエッジ評価値Ｅ
2 とを用いてエッジ評価値Ｅ6 を演算し、エッジの検出
を行うもので、そのフローチャートを図２２に示す。
【００５３】具体的には、実施例２により得られるエッ
ジ評価値Ｅ2 を画素値とする濃淡画像に、この濃淡画像
の各画素に対応する位置にある実施例３で得られたエッ
ジ候補点画像の画素値（エッジ候補点の画素値を１、エ
ッジ候補点以外の画素値を０）を乗じ、各画素であるし
きい値を越えたものをエッジとして検出する。 （実施例７） 本実施例は実施例３と実施例４とを組み合わせてエッジ
の検出を行うものである。本実施例では、実施例４によ
り得られるエッジ評価値Ｅ4 を画素値とする濃淡画像
に、この濃淡画像の各画素に対応する位置にある実施例
３で得られたエッジ候補点画像の画素値（エッジ候補点
の画素値を１、エッジ候補点以外の画素値を０）を乗
じ、各画素であるしきい値を越えたものをエッジとして
検出する。
【００５４】なお、本実施例の場合には、エッジ評価値
Ｅ4 が実施例１及び実施例２の組み合わせで求められる
ものであるから、実施例１乃至実施例３を総合的に用い
てエッジの検出を行うことになる。具体的には、エッジ
評価値Ｅ4 として、図２０のフローチャートで説明した
ように検出対象エッジの特性による係数α，βを実施例
１及び実施例２で求められる各エッジ評価値Ｅ1 ，Ｅ2
に乗じ、それを加算した値（αＥ1 ＋βＥ2 ）（図２４
のフローチャートのＥ4 ’）を用いればよい。
【００５５】
【発明の効果】請求項１の発明は上述のように、濃度勾
配ベクトル画像の各画素を順次着目画素とし、この着目
画素を中心とする特定の処理範囲内にある画素の濃度勾
配ベクトルの大きさと、着目画素における濃度勾配ベク
トル方向と処理範囲内にある画素における濃度勾配ベク
トル方向との一致度を示す第２の係数とからエッジ評価
値を演算して、エッジ検出を行っているので、各画素の
濃度勾配ベクトルのエッジと直交する方向への揃い方、
及びエッジの方向に濃度勾配ベクトルの大きさが相対的
に大きな画素が並ぶことから、エッジ検出を行うことが
できる。このエッジ検出において、複数の画素の濃度勾
配ベクトルを用いエッジ検出を行っているので、つまり
はある程度大きな範囲内でエッジ検出を行っているの
で、局所的なノイズの影響を受けにくくできる。また、
着目画素の濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある
画素の着目画素からの位置により決まる方向との余弦関
数又は正弦関数より決定される第１の係数を含めて、上
記エッジ評価値を算出しているので、上記第１の係数に
より認識対象領域に重み付けを行い、認識対象領域と背
景領域との濃度レベルに明確な差を設けることができ
る。よって、エッジを安定して検出することができる。
【００５６】請求項２の発明は上述のように、着目画素
の濃度勾配ベクトルの方向に処理範囲を上記処理範囲内
に設定するとともに、上記第１の係数として、着目画素
の濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着
目画素からの位置により決まる方向との差の余弦関数の
偶数乗より求まる係数を用いるので、エッジと直交する
方向に処理範囲を設定し、濃度勾配のゆるやかで、局所
的な濃度勾配が小さいエッジでも、エッジと直交する方
向にわたる濃度勾配ベクトルの大きさを総合評価して、
濃度勾配の緩やかなエッジを検出することができる。つ
まりは、例えばエッジと直交する方向にわたる濃度勾配
ベクトルの大きさを積分すると、その積分値はエッジ付
近では大きな値を示すので、これにより濃度勾配のゆる
やかなエッジを安定して検出することができる。
【００５７】請求項３の発明は上述のように、上記処理
範囲を着目画素の濃度勾配ベクトルの方向に直交する方
向に設定するとともに、第１の係数として、着目画素の
濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着目
画素からの位置により決まる方向との差の正弦関数の偶
数乗より求まる係数を用いるしているので、主にエッジ
の方向に濃度勾配ベクトルの大きさが相対的に大きな画
素が並ぶことからエッジを検出することができ、エッジ
の濃度勾配が急な場合において、特に有効である。請求
項５の発明は、上述のように濃度勾配ベクトル画像の各
画素を順次着目画素とし、この着目画素を中心とする特
定の処理範囲内にある画素の濃度勾配ベクトルの大きさ
と、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向を正方向とし、
着目画素を基準点として着目画素より正方向側にある画
素に正の係数を付与すると共に負方向側にある画素に負
の係数を付与して求めた第１の係数と、着目画素におけ
る濃度勾配ベクトル方向と処理範囲内にある画素におけ
る濃度勾配ベクトル方向との一致度を示す第２の係数と
からエッジ評価値を演算し、エッジ評価値の符号が変化
する画素をエッジ候補点としてエッジ検出を行っている
ので、エッジを安定して検出することができる。しか
も、ある程度大きな範囲内でエッジ検出を行っているの
で、局所的なノイズの影響を受けにくくでき、エッジを
安定して検出することができる。
【００５８】請求項６乃至請求項１１の発明では、上記
各発明の組み合わせにより、さらに総合的なエッジ検出
を可能とし、安定してエッジを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のエッジ検出方法を示すフロ
ーチャートである。
【図２】エッジ検出装置の構成を示すブロック図であ
る。
【図３】局所空間微分を行うマスクの説明図である。
【図４】エッジ付近の濃度勾配ベクトルを示す説明図で
ある。
【図５】エッジ評価値を求める関数式の変数の説明図で
ある。
【図６】重み付けの具体方法を示すフローチャートであ
る。
【図７】（ａ），（ｂ）は処理範囲内での処理範囲の設
定方法及びその重み付け方法の説明図である。
【図８】図７に示すように処理範囲を設定し、重み付け
を行った場合のフローチャートである。
【図９】重み付けのために余弦関数を用いた場合のフロ
ーチャートである。
【図１０】実施例２のエッジ検出方法を示すフローチャ
ートである。
【図１１】（ａ），（ｂ）は処理範囲内での処理範囲の
設定方法及びその重み付け方法の説明図である。
【図１２】図１１に示すように処理範囲を設定し、重み
付けを行った場合のフローチャートである。
【図１３】重み付けの具体方法を示すフローチャートで
ある。
【図１４】実施例３のエッジ検出方法を示すフローチャ
ートである。
【図１５】（ａ），（ｂ）は処理範囲内での処理範囲の
設定方法及びその重み付け方法の説明図である。
【図１６】零交差点を抽出するマスクの説明図である。
【図１７】図１５に示すように処理範囲を設定し、重み
付けを行った場合のフローチャートである。
【図１８】重み付けのために余弦関数を用いた場合のフ
ローチャートである。
【図１９】実施例４のエッジ検出方法を示すフローチャ
ートである。
【図２０】同上のエッジ評価値の具体的な算出方法を示
すフローチャートである。
【図２１】実施例５のエッジ検出方法を示すフローチャ
ートである。
【図２２】実施例６のエッジ検出方法を示すフローチャ
ートである。
【図２３】実施例７のエッジ検出方法を示すフローチャ
ートである。
【図２４】同上の具体的なエッジ評価値の算出方法を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 認識対象物体 ２ 撮像手段 ３ Ａ／Ｄ変換手段 ４ 局所空間微分手段 ５ エッジ評価値演算手段 ６ エッジ検出手段 １０ 画素 １０’ 着目画素 イ，イ’ 濃度勾配ベクトル ロ 処理範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 認識対象物体を撮像手段によって撮像
    し、得られた濃淡画像を局所空間微分して濃度勾配ベク
    トルを得て、この濃度勾配ベクトルの大きさと方向より
    なる濃度勾配ベクトル画像を求め、この濃度勾配ベクト
    ル画像の各画素を順次着目画素とし、この着目画素を中
    心とする特定の処理範囲内にある画素の濃度勾配ベクト
    ルの大きさと、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向と処
    理範囲内にある画素の着目画素からの位置により決まる
    方向との余弦関数又は正弦関数より決定される第１の係
    数と、着目画素における濃度勾配ベクトル方向と処理範
    囲内にある画素における濃度勾配ベクトル方向との一致
    度を示す第２の係数とからエッジ評価値を演算し、エッ
    ジ評価値を用いてエッジ検出を行って成ることを特徴と
    するエッジ検出方法。
  2. 【請求項２】 上記着目画素の濃度勾配ベクトルの方向
    に処理範囲を設定するとともに、上記第１の係数とし
    て、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向と処理範囲内に
    ある画素の着目画素からの位置により決まる方向との差
    の余弦関数の偶数乗より求まる係数を用い、上記濃度勾
    配ベクトルの大きさと各係数とからエッジ評価値を演算
    して成ることを特徴とする請求項１記載のエッジ検出方
    法。
  3. 【請求項３】 上記処理範囲を、着目画素の濃度勾配ベ
    クトルの方向に直交する方向に設定するとともに、第１
    の係数として、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向と処
    理範囲内にある画素の着目画素からの位置により決まる
    方向との差の正弦関数の偶数乗より求まる係数を用いて
    成ることを特徴とする請求項１記載のエッジ検出方法。
  4. 【請求項４】 上記第１の係数として、着目画素の濃度
    勾配ベクトルの方向と処理範囲内にある画素の着目画素
    からの位置により決まる方向との差の余弦関数の奇数乗
    より求まる係数を用いて成ることを特徴とする請求項１
    記載のエッジ検出方法。
  5. 【請求項５】 認識対象物体を撮像手段によって撮像
    し、得られた濃淡画像を局所空間微分して濃度勾配ベク
    トルを得て、この濃度勾配ベクトルの大きさと 方向より
    なる濃度勾配ベクトル画像を求め、この濃度勾配ベクト
    ル画像の各画素を順次着目画素とし、この着目画素を中
    心とする特定の処理範囲内にある画素の濃度勾配ベクト
    ルの大きさと、着目画素の濃度勾配ベクトルの方向を正
    方向とし、着目画素を基準点として着目画素より正方向
    側にある画素に正の係数を付与すると共に負方向側にあ
    る画素に負の係数を付与して求めた係数と、着目画素に
    おける濃度勾配ベクトル方向と処理範囲内にある画素に
    おける濃度勾配ベクトル方向との一致度を示す係数とか
    らエッジ評価値を演算し、エッジ評価値の符号が変化す
    る画素をエッジ候補点としてエッジ検出を行って成るこ
    とを特徴とするエッジ検出方法。
  6. 【請求項６】 請求項２で得られるエッジ評価値と、請
    求項３で得られるエッジ評価値とを用いてエッジを検出
    して成ることを特徴とするエッジ検出方法。
  7. 【請求項７】 請求項２で得られるエッジ評価値と、請
    求項３で得られるエッジ評価値とに、エッジの特性によ
    り決まる係数を乗算した後に加算し、この加算値を大き
    さを用いてエッジを検出して成ることを特徴とするエッ
    ジ検出方法。
  8. 【請求項８】 請求項２で得られるエッジ評価値と、請
    求項５で得られるエッジ評価値とを用いてエッジを検出
    して成ることを特徴とするエッジ検出方法。
  9. 【請求項９】 請求項３で得られるエッジ評価値と、請
    求項５で得られるエッジ評価値とを用いてエッジを検出
    して成ることを特徴とするエッジ検出方法。
  10. 【請求項１０】 請求項５で得られるエッジ評価値と、
    請求項６で得られるエッジ評価値とを用いてエッジを検
    出して成ることを特徴とするエッジ検出方法。
  11. 【請求項１１】 請求項５で得られるエッジ評価値と、
    請求項７で得られるエッジ評価値とを用いてエッジを検
    出して成ることを特徴とするエッジ検出方法。
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