JP2882912B2 - 多重解像度処理組込型ハフ変換法 - Google Patents

多重解像度処理組込型ハフ変換法

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JP2882912B2
JP2882912B2 JP3172167A JP17216791A JP2882912B2 JP 2882912 B2 JP2882912 B2 JP 2882912B2 JP 3172167 A JP3172167 A JP 3172167A JP 17216791 A JP17216791 A JP 17216791A JP 2882912 B2 JP2882912 B2 JP 2882912B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、多重解像度処理組込
型ハフ変換法に関し、特に、画像処理において、ハフ変
換を用いて画像の線分情報を抽出するような多重解像度
処理組込型ハフ変換法に関する。
【0002】
【従来の技術】2次元,3次元画像を認識し、理解する
ためには、その前処理および特徴抽出方法が最も重要な
課題であり、多くの方法が提案され、使われてきた。そ
の中でも、ハフ変換は画像の中から有効に直線,曲線を
抽出する方法であり、コンピュータビジョンなどの分野
で広く使われている。
【0003】一方、文字認識の分野でも、前処理と特徴
抽出法が最も重要な課題であり、種々の方法が試みられ
ており、ハフ変換を用いる方法も提案されている。従来
のハフ変換の基本的原理は、画像点(X,Y)にて、検
出したい線分の方向θを与え、ρを次の第(2)式によ
り計算したとき、θとρに対応する線分が検出されたと
して、その検出頻度に対応するヒストグラム関数を第
(3)式により求め、その値H(ρ,θ)がハフ変換値
である。
【0004】 ρ=xcosθ+ysinθ …(2) H(ρ,θ)=H(ρ,θ)+1 …(3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のハフ変換を用い
る方法では、本来存在しない線分まで検出してしまうお
それがある。これを解決するために、本願発明者は黒画
素の近傍のセルを定義し、セル内で画像の直線性を評価
し、加算値を重み付けする修正セグメント化ハフ変換法
を提案した(特願平3−165669)。
【0006】図6は修正セグメント化ハフ変換法の処理
方法を説明するためのフロー図である。この方法は、画
像上の画素近傍を含むセルを定義し、セル内の種々の傾
きの直線をあてはめて最もよく一致する方向を求めるこ
とにより、予め直線の角度成分θ を決定し、次の第
(4)式および第(5)式によりハフ変換値に加算する
方法である。
【0007】 ρ=xcosθ+ysinθ …(4) H(ρ,θ)=H(ρ,θ)+m …(5) ただし、mは重み付けされた加算値である。この方法
は、ゴースト成分の除去に著しい効果があり、また、耐
ノイズ性にも優れているが、セルがすべて黒画素から成
立つときは、直線性が評価できないため、結果として加
算値が線幅に依存するという問題点があった。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、多
重解像度処理で用いられる手法をセルの定義に組込むこ
とにより、画素の近傍のセルを画像情報に応じて適応的
に定義するようにした多重解像度処理組込型ハフ変換法
を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
画像上の格子点P(x,y)において、格子点Pを通り
座標軸と角度θで交わり、原点から下ろした垂線との交
点までの距離がρである直線(ρ,θ)を対応させ、画
像上の格子点Pを中心とする近傍のセルを定義し、その
格子点Pを通りセル内のすべての画像点に最も一致する
複数本以内の直線を予め算出し、算出した直線に対応す
特定のρ,θを算出し、すべての画像点ρ−θの算
出を繰返すことにより、(ρ,θ)に対して重複度を算
出し、重複度の多い順に対応の直線を抽出するハフ変換
法において、セルの解像濃度dが1に近い場合、または
セル内で選ばれた線分の候補数が設定した抽出すべき線
分の数よりも多くなったとき、解像度が元の格子の1/
2である1/2格子を定義し、1/2格子上の画像濃度
gを
【0010】
【数2】
【0011】ただし、n,nは、1/2格子のx,
y方向の格子点番号、w(i,j)は、元のセルの格子
点濃度から解像度1/2のセルの格子点の濃度を計算す
るための重み、で算出し、1/2格子上で格子点Pの近
傍のセルを再定義し、前記条件を満たさなくなったとき
セル内の画像濃度gから直線候補群(ρ,θ)を算
出する。
【0012】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明のセルの解像度に対し、ハフ変換の加算値mを反比
例させる。
【0013】請求項3に係る発明は、ハフ変換法におい
て、セルの画像濃度dが1に比べ十分小さい条件を満足
し、セルの画像が隣接するセルと連結せず孤立している
条件を満足するとき、解像度が元の格子の2倍である2
倍格子を定義し、予め測定した2倍解像度の画像fでセ
ルを再定義し、前記条件を満たさなくなったときセル内
の画像fから直線候補群(ρ,θ)を算出する。
【0014】
【作用】セルの画像濃度dが1に近い場合、またはセル
内で選ばれた線分の候補数が設定した抽出すべき線分の
数よりも多くなったとき、解像度が元の格子の1/2で
ある1/2格子を定義し、1/2格子上の画像濃度gを
【0015】
【数3】
【0016】で算出し、1/2格子上で格子点Pの近傍
のセルを再定義し、前記条件を満たさなくなったとき
ル内の画像濃度gから直線候補群(ρ,θ)を算出
する。
【0017】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明のセルの解像度に対して、ハフ変換の加算値mを反
比例させる。
【0018】請求項3に係る発明は、セルの画像濃度d
が1に比べ十分小さい条件を満足し、セルの画像が隣接
するセルと連結せす孤立している条件を満足するとき、
解像度が元の格子の2倍である2倍格子を定義し、予め
測定した2倍解像度の画像fでセルを再定義し、前記条
件を満たさなくなったときセル内の画像fから直線候補
群(ρ,θ)を算出する。
【0019】
【発明の実施例】図1はこの発明の一実施例の概略ブロ
ック図である。図1を参照して、画像読取装置1は線分
を抽出すべき画像を読取り、その画像の二値化出力をメ
モリ2に与える。メモリ2は二値化された画像データを
記憶する。ハフ変換演算部3はメモリ2に記憶されてい
る画像データをハフ変換し、メモリ4に記憶するととも
に、表示部5に表示させる。
【0020】前述の修正セグメント化ハフ変換法は、角
度分解能がセルサイズに依存するためセルサイズを変え
られないという困難な問題点を含んでいたのに対して、
本願発明は画素の近傍のセルを画像情報に応じて適応的
に定義する。このために、まずセルの大きさを変える判
定条件を以下のように設定する。
【0021】判定条件1:セル内の画像濃度dが極めて
高濃度なとき、すなわち、この条件はdを数4で求めた
とき、
【0022】
【数4】
【0023】dが設定値dに対して、以下の条件を満
たすときと定義する。 d≧d …(7) dは1に十分近い数とする。
【0024】判定条件2:セル内で選ばれた線分の候補
数が、予め設定した抽出すべき線分の総数よりも多いこ
と。ここで抽出すべき線分としては、格子点Pを通り、
セル内のすべての直線点に最も一致する直線を複数本以
内で選択する
【0025】以上の判定条件の1つでも満足するとき
は、図2に示すように、点線の原画像から実線で示す解
像度が1/2の格子でセルを再定義し(以下、1/2セ
ルと称する)、次の数5により1/2セルの画像濃度g
を求める。
【0026】
【数5】
【0027】ただし、n,nは図2の実線で示す1
/2セルのx,y方向のセル番号であり、Lは結合が及
ぶ範囲であり通常2である。また、w(i,j)は元の
セルの格子点濃度から解像度1/2のセルの格子点の濃
度を計算するための重みを示す結合係数であり、たとえ
ば、1次元格子でガウス型のピラミッド画像を構成する
ときは図3に示すa,b,cの値を用いる。なお、より
詳細な値については、(A.Rosenfeld(e
d.):Multiresolution Image
Processing and Analysis,
Spriger−Verlag(1984))に詳細に
説明されている。
【0028】図2から明らかなように、解像度を1/2
にすることにより、セルがカバーする画像域は4倍とな
るが、セルの格子点の数は元の格子点と変わらない。こ
のため、元の格子に対して角度分解能を不変に保つこと
ができる。
【0029】図4はこの発明の一実施例の具体的な動作
を説明するためのフロー図である。まず、黒画素(x,
y)を抽出し、解像度F=1に設定する。判定条件1お
よび2を満たしていない場合には、前述の修正セグメン
トハフ変換法と同様の解像度が1のセルを用いてハフ変
換を行なう。しかし、判定条件1または2を満たしてい
れば、セル内の画素数が元のセルと同じである5×5で
解像度が1/2のセルを定義し、前述の第(1)式によ
り格子状の画像濃度を算出する。そして、1/2セルに
おいて再度判定条件1と2を調べ、その1つを満たすと
きはさらに解像度を1/2にすることにより、1/4セ
ルを定義する。同様の手順でセルが判定条件を満たさな
くなったとき、以下のステップでハフ変換値H(ρ,
θ)を計算する。すなわち、最もよく一致する方向θ
に対し、加算値nに対し1を加える。ただし、それが
複数個あるときは全部のθについて加算する。
【0030】次に、次式によりρを計算する。 ρ=xcosθ+ysinθ …(8) ハフ変換として次式を計算する。
【0031】 H(ρ,θ)=H(ρ,θ)+m …(9) ただし、mはウェイトであり、修正セグメント化ハフ
変換法では1である。上述の計算をすべての画像全体に
対して行なうことにより、H(ρ,θ)を求めることが
できる。
【0032】前述の実施例では、線分の太さに依存せ
ず、その候補を絞り込めることができるが、セルの解像
度を変化させたとき、それに寄与する画素数を比較した
とき、解像度kが低くなるほど、その数は1/kの自乗
に比例して大きくなり、ウェイトmの値を固定するこ
とは不自然である。また、mの値を固定すると、判定
条件を満たすときに比較してそうでない場合の方が圧倒
的に多い画像に対してはセルの大きさを可変にする効果
が現われにくくなる問題を生じる。
【0033】このため、解像度がk(k=1,1/2,
1/4…)のときのウェイトをm(k)で表わすと、 m(k/2)=4m(k) …(10) とすれば、セルの解像度に反比例してウェイトを増加で
きる。ただし、係数4はセルの解像度が元の格子の1/
2になったとき、セルが含む領域が元のセルに対して4
倍となるように対応させた値であり、その値は用途に応
じて変えることが可能である。上述の処理は、図4の点
線で示すステップで行なわれる。
【0034】図5はこの発明のさらに他の実施例を示す
フロー図である。この実施例は、セルの解像度を逆に高
くするようにしたものである。すなわち、画像を処理す
るとき、最初から高い解像度で処理するより、数1で求
めた低い解像度の画像gで大部分の画像部を処理し、そ
れで対応できない部分のみ、高い解像度で処理した方が
効率がよい場合がある。低い解像度で対応できない例と
して、ダッシュや句読点などの孤立点がある。このよう
な場合に対応するため、以下の判定条件とセルの定義を
用いる。すなわち、判定条件3:セル内の画像濃度dが
1よりも十分小さくかつセル画像が隣接するいずれのセ
ルの画像とも連結していないこと。
【0035】上述の判定条件3が成立したとき、予め測
定した2倍の高い解像度でセルを再定義し、修正セグメ
ント化ハフ変換法の手順でハフ変換値H(ρ,θ)を計
算すれば、このような場合にも対応可能となる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、元の
画像の解像度に依存しない線分の抽出が可能であるた
め、文書画像から文字領域と画像領域を分離したり、文
字や記号からストロークを抽出することなどの広範囲な
分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図2】この発明の一実施例における1/2セル格子の
定義を説明するための図である。
【図3】ガウス型1次元ピラミッドの構成を示す図であ
る。
【図4】この発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。
【図5】この発明のさらに他の実施例を示すフロー図で
ある。
【図6】従来の修正セグメント化ハフ変換法の処理手順
を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
1 画像読取装置 2,4 メモリ 3 ハフ変換演算部 5 表示部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像上の格子点P(x,y)において、
    前記格子点Pを通り座標軸と角度θで交わり、原点から
    下ろした垂線との交点までの距離がρである直線(ρ,
    θ)を対応させ、画像上の格子点Pを中心とする近傍の
    セルを定義し、該格子点Pを通りセル内のすべての画像
    点に最も一致する複数本以内の直線を予め算出し、算出
    した直線に対応する特定のρ,θを算出し、すべての画
    像点でρ−θの算出を繰返すことにより、(ρ,θ)に
    対して重複度を算出し、重複度の多い順に対応の直線を
    抽出するハフ変換法において、 前記セルの画像濃度dが1に近い場合、または前記セル
    内で選ばれた線分の候補数が設定した抽出すべき線分の
    数よりも多くなったとき、解像度が元の格子の1/2で
    ある1/2格子を定義し、前記1/2格子上の画像濃度
    gを 【数1】 ただし、n,nは、1/2格子のx,y方向の格子
    点番号、 W(i,j)は、元のセルの格子点濃度から解像度1/
    2のセルの格子点濃臓を計算するための重みであって、
    予め設定される。で算出し、1/2格子上で格子点Pの
    近傍のセルを再定義し、前記条件を満たさなくなったと
    前記セル内の画像濃度gから直線候補群(ρ
    θ)を算出するようにしたことを特徴とする、多重解
    像度処理組込型ハフ変換法。
  2. 【請求項2】 前記セルの解像度に対して、ハフ変換の
    加算値mを反比例させることを特徴とする、請求項1
    の多重解像度処理組込型ハフ変換法。
  3. 【請求項3】 画像上の格子点P(x,y)において、
    格子点Pを通り座標軸と角度θで交わり、原点から下ろ
    した垂線との交点までの距離がρである直線(ρ,θ)
    を対応させ、画像上の格子点Pを中心とする近傍のセル
    を定義し、格子点Pを通りセル内のすべての画像点に最
    も一致する複数本以内の直線を予め算 出し、算出した直
    線に対応する特定のρ,θを算出し、予め算出した直線
    をすべての各セル上での画像点で加算することにより
    (ρ,θ)に対して重複度を算出し、重複度の多い順に
    対応の直線を抽出するハフ変換法において、 前記セルの解像濃度dが1に比べ十分小さい条件を満足
    し、前記セルの画像が隣接するセルと連結せず孤立して
    いる条件を満足するとき、解像度を元の格子の2倍であ
    る2倍格子を定義し、予め測定した2倍解像度の画像f
    でセルを再定義し、前記条件を満たさなくなったとき
    ル内の画像fから直線候補群(ρ,θ)を算出する
    ことを特徴とする、多重解像度処理組込型ハフ変換法。
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Effective date: 19950725