JP2859281B2 - 物体抽出方法 - Google Patents

物体抽出方法

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JP2859281B2
JP2859281B2 JP1043266A JP4326689A JP2859281B2 JP 2859281 B2 JP2859281 B2 JP 2859281B2 JP 1043266 A JP1043266 A JP 1043266A JP 4326689 A JP4326689 A JP 4326689A JP 2859281 B2 JP2859281 B2 JP 2859281B2
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裕子 高橋
昭夫 塩
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日本電信電話株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、景観画像中の特定の物体を自動的に抽出
する方法、特に画像の濃度情報のみを用いて影があって
も安定に物体を抽出する物体抽出方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来、影が重なっている物体を濃淡画像中から抽出す
ることは困難であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
特に、日中屋外の物体を対象とする場合には影の影響
を強くうけて物体境界に途切れを生じるため、安定な物
体抽出はできなかった。したがって、従来は、画像の入
力時に間接照明を用いるなどして影ができないようにす
る必要があった。
この発明は、対象物体に影が重なっていても画像の濃
淡情報から物体を安定に抽出する物体抽出方法を提供す
ることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕 この発明にかかる物体抽出方法は、物体に影が重なっ
ていても、物体の反射率の変化によってあらわれるエッ
ジの強度比は変化しないことに注目して、画像内のエッ
ジを光の強度比の定数乗別に分類する。そして、特定の
クラスに分類されたエッジを切り出すことにより物体の
検出を行う。
この場合、画像の濃淡情報から実際の強度比の定数乗
を決定するために、まず、画像の記録過程を定式化し、
次に、照度の変化と物体の反射率の変化境界の交わった
点の周囲の強度値の特別な関係を、画像の濃度値情報に
変換された値の関係に置き換える。これにより画像の記
録系の特性値を計算し、エッジの強度比の評価をするも
のである。
〔作用〕
この発明では、すでに記録された画像情報からエッジ
の物理的情報である強度比の定数乗にもとづいて領域を
分類するため、影が物体に重なっていても物体のみを分
類して抽出することが可能となる。
〔実施例〕
第1図は、この発明による物体抽出方法の処理手順を
示すブロック図である。この図において、1-1は画像を
記録する画像入力部、1-2は、各画像に固有の特性値を
決定する特性値決定処理部、1-3は、画像中のエッジを
はさむ2点間の光の強度比の定数乗(以下、強度比評価
値という)を求めてエッジを分類する強度比評価処理
部、1-4はエッジの分類結果にもとづいて物体を抽出す
る物体検出・切り出し部である。
この動作を説明すると、画像入力部1-1は、テレビカ
メラ等の画像記録系を介して画像を作成し、特性値決定
処理部1-2は、画像入力部1-1で用いた画像記録系を定
式化して得られる強度と濃度値の関係と、画像入力部1
-1で得られた画像の濃度を用いて、画像記録系の特性値
βを決定し、強度比評価処理部1-3は、特性値決定処理
部1-2で得られた画像の特性値βを用いて画像の各エッ
ジの強度比評価値を求め、この値と分布からエッジを強
度比評価別に分類する。物体検出・切り出し部1-4で
は、強度比評価処理部1-3で求めたエッジの強度比評価
値による分類をもとに、一定の強度比評価値を持つエッ
ジのみを切り出す。
最も単純な例では、影の強度比が、図、文字、物体の
強度比より小さい場合、適当な値をしきい値とすれば、
しきい値を越える強度比評価値を持つエッジのみを取り
出すと、影のエッジは除去される結果となる。一般には
強度比評価値がある条件内にあるエッジを取り出すこと
で、画像から特定の物体を照明に独立に抽出できる。
第2図は、第1図に示した特性値決定処理部1-2の処
理手段を示すブロック図である。この第2図によって画
像記録系の特性値決定の手段を説明する。
まず、物体の境界のエッジと影によるエッジが交差し
た点に注目する。以下に説明するように、この点の周囲
の4点の強度のそれぞれの比には、反射率の比、照度の
比と密接な関係がある。一方、画像入力部1-1における
画像の記録過程では、もとの強度と画像濃度値との間に
一定の関係がある。以上2点を組み合わせて定式化する
と、第4図に示す反射率と照度の境界が交差した部分、
すなわち、交差点4-11の周囲の4濃度値は、画像の特
性値の情報を含んでいることがわかる。この定式によ
り、画像の特性値を計算する。
なお、第4図において、4-1は照度L1の領域、4-2は
照度L2の領域、4-3は影または透過率の境界、4-4は反
射率r2の領域、4-5は反射率r1の領域、4-6は反射率の
境界、4-7は反射率r1,照度L1の領域の濃度値、4-8は
反射率r1,照度L2の領域の濃度値、4-9は反射率r2,照
度L1の領域の濃度値、4-10は反射率r2,照度L2の領域
の濃度値である。
上記画像記録系の定式化の原理を具体的に以下に説明
する。
一般に、光電変換を含む画像記録系において、もとの
点の露光量Eと対応する点の信号電流Aの間には、近似
的に log A=γlog E+α ……(1) の関係が成り立つ。ただし、γ,αは位置に独立な定数
である。
一般に露光量Eは、強度I=L*r(L:照度、r=反
射率)に比例する。したがって、画像が信号電流Aに線
形に記録されるとき、記録される画像の濃度値gは、 g=aIγ+β=a(rL)γ+β ……(2) と表わされる。ここでa,βは定数であり、このうちβは
上記画像の特性値である。
上記第(2)式を用いると、各画像の任意の2点の画
像の濃度値g,g′における強度I,I′には、 の関係がある、上記第(3)式の左辺を、強度比評価値
とする。
物体境界における強度比評価値は、照度とは独立に物
体の反射率の比と一致する。したがって、物体境界によ
ってあらわれるエッジをはさむ画像上の2点では、画像
の濃度値g,g′の反射率r,r′の比は照度とは独立に第
(2),(3)式から、 となり、同じように影によるエッジをはさむ画像の2点
における照度L,L′の比は、反射率r,r′とは独立に となる。
ここで、画像上の第4図のような交差点4-11に記録
された代表的な4濃度値gij,(i,j=1,2) を測定し、L1,L2,r1,r2をそれぞれ照度および反射率
(未知数)とするる この時、前記4濃度値には、第(2)式より、 g11=aL1 γr1 γ+β ……(6) g12=aL1 γr2 γ+β ……(7) g21=aL2 γr1 γ+β ……(8) g22=aL2 γr2 γ+β ……(9) の関係がある。
上記濃度値から画像記録系の特性値βは と計算できる。
また、第(4),(5)式を用いれば、照度比と反射
率の比のγ乗は計算できる。
第2図において、交差点位置決定部2-1は、交差点の
うち1点の位置を決定する。交差点4-11では第4図の
ように、交差した2エッジの周りに4種類の濃度値が、
その最大値と最小値が隣あわないで位置する。したがっ
て、その位置の検出のためには、第4図のようなテンプ
レートを利用して、回転,角度変換,拡大,縮小(テン
プレートの線形変換)を認めたマッチングを用いること
で達成できる。
4値決定部2-2は、上記交差点4-11の周辺の第4図
に対応する代表4濃度値g11,g12,g21,g22を求める。
画像特性値計算部2-3は、上記4濃度値と前記第(10)
式を用いて特性値βを計算する。
第3図は、第1図に示す強度比評価処理部1-3の処理
手順の例である。図において、強度比計算部3-1は、画
像の各2点で強度比評価値を求める処置手順である。
その第1の方法は、第(3)式から直接計算する。
第2の方法では、始めに各画素の濃度値gを f=log(g−β) ……(11) と変換する。
ここで、βは上記画像の特性値である。これをlog変
換画像とする。画像の任意の2点の濃度値g,g′のlog変
換画像f,f′と対応する2点の強度I,I′には、第
(3),(11)式より、 の関係が成り立つ。したがって、任意の2点での強度比
はlog変換画像の対応する2点の差として求めることが
できる。
エッジ検出部3-2は、強度比エッジの検出を強度比の
大小をもとに行う。例えば、上記log変換画像を用いれ
ば、既存技術の差の大小を用いたエッジ検出をlog変換
画像に対して行うことで達成できる。
エッジ強度比評価部3-3は、エッジ検出部3-2で検出
されたエッジに対し、エッジをはさむ2点での強度比評
価値を強度比計算部3-1と同じ手順で求める。この強度
比評価値を大きさ別に複数のクラスに分類し、対応する
エッジの分類クラスとする。単純な分類例として、エッ
ジの強度比評価値に対し、しきい値処理を行う2分類方
法がある。この方法では、しきい値以下のの強度比評価
値を持つエッジと、しきい値以上の強度比評価値を持っ
たエッジに分類される。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明は、物体の相違による反射率の
境界と照度の境界が交差した場所近くで画像に記録され
た濃度値から画像の記録系の特性値を計算し、この特性
値を用いて画像の各2点で記録される光の強度比を定数
乗した強度比評価値を計算し、濃淡画像中の各エッジ
を、強度比評価値を複数のクラスに分けることにより分
類し、同一のクラスに分類されたエッジのつながりを切
り出すことにより物体を抽出するので、影および物体の
エッジを区別して分ける効果を持つ。
また、あらかじめ反射率の比または照度比がわかって
いる物体または影を記録した場合には、定数(γ)の値
を求めることができるので、任意の2点での強度比を画
像から直接求めることができる。これにより、強度比が
一定の値であるエッジを切り出すことができ、照明に左
右されない図,文字の切り出しが可能である。
さらに、反射率の比と照度比のうち一方が計算できれ
ば他方も計算できることを利用して照度比を計算すれ
ば、影を取り去ってできる理想的画像の生成もできる等
の優れた利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による物体抽出法の一実施例の処理手
順を説明するためのブロック図、第2図は、第1図にお
ける特性値決定処理部の処理手順を示すブロック図、第
3図は、第1図における強度比評価処理部の処理手順を
示すブロック図、第4図は反射率の境界と照度の境界が
交差した部分の画像の模式拡大図である。 図において、1-1は画像入力部、1-2は特性値決定処理
部、1-3は強度比評価処理部、1-4は物体検出・切り出
し部、2-1は交差点位置決定部、2-2は4値決定部、2
-3は画像特性値計算部、3-1は強度比計算部、3-2はエ
ッジ検出部、3-3はエッジ強度比評価部、4-1は照度L1
の領域、4-2は照度L2の領域、4-3は影または透過率の
境界、4-4は反射率r2の領域、4-5は反射率r1の領域、
4-6は反射率の境界、4-7は反射率r1,照度L1の領域の
濃度値、4-8は反射率r1,照度L2の領域の濃度値、4-9
は反射率r2照度L1の領域の濃度値、4-10は反射率r2
照度L2の領域の濃度値、4-11は交差点である。
フロントページの続き (56)参考文献 情報処理学会研究報告,1989年7月20 日,第89巻,第62号(89−CV−61), p1−8 電子情報通信学会春季全国大会,1989 年3月,p.7−264 電子情報通信学会論文誌D,1988年5 月,Vol.J71−D,No5 p. 863−873 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 7/00 JOIS

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】濃淡画像中から物体を分離して抽出する物
    体抽出方法において、物体の相違による反射率の境界と
    照度の境界が交差した場所近くで画像に記録された濃度
    値から画像の記録系の特性値を計算し、この特性値を用
    いて画像の各2点で記録される光の強度比を定数乗した
    強度比評価値を計算し、前記濃淡画像中の各エッジを、
    前記強度比評価値を複数のクラスに分けることにより分
    類し、同一のクラスに分類されたエッジのつながりを切
    り出すことにより物体を抽出することを特徴とする物体
    抽出方法。
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Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
情報処理学会研究報告,1989年7月20日,第89巻,第62号(89−CV−61),p1−8
電子情報通信学会春季全国大会,1989年3月,p.7−264
電子情報通信学会論文誌D,1988年5月,Vol.J71−D,No5 p.863−873

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