JP2966711B2 - 画像輪郭抽出方法及びその装置 - Google Patents

画像輪郭抽出方法及びその装置

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JP2966711B2
JP2966711B2 JP5334874A JP33487493A JP2966711B2 JP 2966711 B2 JP2966711 B2 JP 2966711B2 JP 5334874 A JP5334874 A JP 5334874A JP 33487493 A JP33487493 A JP 33487493A JP 2966711 B2 JP2966711 B2 JP 2966711B2
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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、三次元画像入力装置に
より入力された対象物表面の座標データ及び輝度データ
からなる画像データを利用して、対象物の輪郭を抽出す
る画像輪郭抽出方法及びその装置に関し、例えば、対象
物が機械部品等である場合にその部品を使用した機械装
置のマニュアル等の書籍に挿入するためのイラストデー
タを作成するといった目的を達成するために用いられる
画像輪郭抽出方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】対象物表面の座標データ及び輝度データ
からなる画像データから輪郭を抽出する場合には、一般
に、各画素毎に座標データ及び輝度データそれぞれの勾
配を演算導出して、その勾配が急峻なところを輪郭とし
て抽出すべく、閾値を設定して2値化していた。即ち、
閾値よりも傾きデータが大きい画素が輪郭として抽出さ
れることになる。ここで、従来、全画素の勾配の平均値
を求めて、その値よりも大きな値または小さな値を閾値
として設定したり、或いは、傾きデータのヒストグラム
をとってデータが二分割されるような値を閾値として設
定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、輝度データに
は、座標データで表される形状が寄与する値も含まれて
いる(形状に起因する影響により輝度がことなる場合が
ある)ので、上述した従来技術によれば、対象物の表面
に描かれた模様(平面状に描かれた文字や図形等の他、
凹凸で表された文字や図形等を含む)のみを正確に抽出
するような閾値を設定することが困難であった。例え
ば、対象物の表面に描かれている模様の輪郭を抽出する
場合には、描かれた模様の特徴に応じて閾値を設定する
必要があるが、形状が寄与する値が誤差要因として働き
適切な閾値が設定されないためである。本発明の目的は
上述した従来欠点を解消し、対象物表面の座標データ及
び輝度データからなる画像データから輪郭を正確に抽出
する画像輪郭抽出方法及びその装置を提供する点にあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による画像輪郭抽出方法の特徴構成は、三次
元画像入力装置により入力された対象物表面の座標デー
タ及び輝度データからなる画像データに対して、各画素
毎に座標データの勾配を演算導出して、該勾配を第一の
閾値で2値化して形状の輪郭データを抽出する第一の段
階と、各画素毎に輝度データの勾配を演算導出して、該
勾配から第一の段階で抽出された形状の輪郭に対応する
部位をマスクした後に、第二の閾値で2値化して模様の
輪郭データを抽出する第二の段階と、第一の段階で抽出
された形状の輪郭データと第二の段階で抽出された模様
の輪郭データとを合成処理して対象物の輪郭データを抽
出する第三の段階とからなる点にある。
【0005】さらに、本発明による画像輪郭抽出装置の
特徴構成は、三次元画像入力装置により入力された対象
物表面の座標データ及び輝度データからなる画像データ
に対して、各画素毎に座標データの勾配を演算導出し
て、該勾配を第一の閾値で2値化して形状の輪郭データ
を抽出する第一処理回路と、各画素毎に輝度データの勾
配を演算導出して、該勾配から第一処理回路で抽出され
た形状の輪郭に対応する部位をマスクした後に、第二の
閾値で2値化して模様の輪郭データを抽出する第二処理
回路と、第一処理回路で抽出された形状の輪郭データと
第二処理回路で抽出された模様の輪郭データとを合成処
理して対象物の輪郭データを抽出する第三処理回路とか
らなる点にある。
【0006】
【作用】対象物表面の座標データは形状に関する情報の
みを含む。従って、第一の段階(第一処理回路)で、各
画素毎に座標データの勾配を演算導出して、該勾配を第
一の閾値で2値化すれば形状の輪郭データが正確に抽出
できる。一方、対象物表面の輝度データは、形状に基づ
くものと模様等に基づくものとが含まれる。そこで、第
二の段階(第二処理回路)で、各画素毎に輝度データの
勾配を演算導出して、該勾配から第一の段階(第一処理
回路)で抽出された形状の輪郭に対応する部位をマスク
すれば、輝度データから形状データの影響を除去でき、
形状データの影響が除去された後の勾配を第二の閾値で
2値化すれば、模様の輪郭データが正確に抽出できる。
そこで、第三の段階(第三処理回路)で、第一の段階
(第一処理回路)で抽出された形状の輪郭データと第二
の段階(第二処理回路)で抽出された模様の輪郭データ
とを合成処理すれば、対象物の輪郭抽出データを正確に
抽出できるのである。
【0007】
【発明の効果】従って、本発明によれば、対象物表面の
座標データ及び輝度データからなる画像データから形状
のみならず模様をも含む輪郭データを正確に抽出する画
像輪郭抽出方法及びその装置を提供することができるよ
うになった。
【0008】
【実施例】以下実施例について説明する。本発明に使用
する三次元画像入力装置1は、例えば、図3に示すよう
に、X−Y平面上の参照平面2に配置された対象物3へ
測定光線束を照射してその対象物3の表面からの散乱光
線束を検出するもので、レーザでなる光源4と、X軸方
向に沿って配置したCCD一次元イメージセンサでなる
受光素子9とを、走査用ミラー5を挟んで対向配置し
て、光源4からの測定光線束を走査用ミラー5及び固定
ミラー6を介してX軸方向に主走査して対象物3に照射
するとともに、対象物3表面からの散乱光線束を固定ミ
ラー7及び走査用ミラー5、集光レンズ8を介して受光
素子9に導く光学ヘッドをY軸方向へ移動させることに
よりY軸方向への副走査を行い、図4に示すように、参
照平面2からの散乱光線束の集光位置(既知である)X
0 と対象物3の表面からの散乱光線束の集光位置X1
の間の距離X0 1 が、ΔX0 に比例すること、及び、
参照平面2からの対象物3の表面までの距離Z0 が、Z
0 ×θ=Δ0 なる関係を有することから距離Z0 を求め
るとともに、そのときの受光素子9による検出強度から
対象物3の表面の輝度を求めるものである。対象物3の
表面の輝度データと、z座標データで表される奥行きデ
ータとをX−Y平面上の(x,y)座標で表される画素
毎に設定して画像データとするもので、(x,y,z)
座標により対象物3の表面の形状が表されることにな
る。
【0009】ここに、上述の光学ヘッドによる主走査で
は、図5(イ)に示すように、測定光線束が対象物3の
影となり測定できない場合があることを考慮して、図5
(ロ)に示すように、光学ヘッドをX軸或いはY軸方向
に、且つ、対象物3が搭載された参照面2をY軸或いは
X軸方向に並行移動させる走査機構10を設けてもよ
い。例えば、モータ11で駆動されるラックとピニオン
機構12を介して参照面2をY軸方向に走査し、同様の
機構で光学ヘッドをX軸方向に往復走査するように構成
することもできる。この場合には、走査用ミラー5を4
5°の角度に固定しておくことが好ましい。
【0010】画像輪郭抽出方法を用いた装置は、図1に
示すように、上述の三次元画像入力装置1により入力さ
れた対象物3の表面の座標データ及び輝度データからな
る画像データに対して、各画素毎に座標データの勾配を
8ビット(00hからFFhの範囲)で演算導出して、
該勾配を第一の閾値で2値化して形状の輪郭データを抽
出する第一処理回路20と、各画素毎に輝度データの勾
配を同じく8ビット(00hからFFhの範囲)で演算
導出して、該勾配から第一の段階で抽出された形状の輪
郭に対応する部位をマスクした後に、第二の閾値で2値
化して模様の輪郭データを抽出する第二処理回路30
と、第一処理回路20で抽出された形状の輪郭データと
第二処理回路30で抽出された模様の輪郭データとを合
成処理して対象物3の輪郭データを抽出する第三処理回
路40とからなる。
【0011】図2(イ)に示すように、表面に紅葉の絵
柄が描かれた茶碗を対象物3とする場合について詳述す
る。前記第一処理回路20は、対象物3の表面の座標デ
ータ(x,y,z)及び輝度データからなる画像データ
に対して、各画素(x,y)毎に隣接画素との座標デー
タ(z)の勾配を演算導出する第一差分処理回路21
と、差分処理回路21により得られた勾配を第一の閾値
で2値化して、形状の輪郭データを00h、背景データ
をFFhとして抽出する第一2値化回路22とからな
り、これにより図2(ロ)に示すような茶碗の外観形状
がその輪郭データとして抽出される。ここに、第一の閾
値は、予め対象物3の勾配データのヒストグラムをと
り、勾配が緩急に二分化されるような中間値を設定して
おくか、或いは、抽出すべき輪郭の条件に合わせて適宜
設定しておくことになる。
【0012】第二処理回路30は、各画素(x,y)毎
に隣接画素との輝度データの勾配を演算導出する第二差
分処理回路31と、該勾配から第一処理回路20で抽出
された形状の輪郭に対応する部位をマスクする(該勾配
データと、第一処理回路20で抽出された形状の輪郭デ
ータとの論理積をとる)論理回路32と、論理回路32
の出力データを第二の閾値で2値化して模様の輪郭デー
タを00h、背景データをFFhとして抽出する第二2
値化回路33とからなる。前記論理回路32でマスクす
るについては、第一処理回路20で抽出された形状の輪
郭に対応する部位として、輪郭そのものに対応する画素
のみをマスクする他に、輪郭を表す画素を膨張処理して
隣接画素をも含めてマスクして、隣接画素からの影響を
も除去することができる。このようにして、図2(ハ)
に示すような茶碗の表面に描かれた紅葉の絵柄の輪郭が
抽出されるのである。
【0013】第三処理回路40は、第一処理回路20で
抽出された形状の輪郭データと第二処理回路30で抽出
された模様の輪郭データとを合成処理(論理和をとる)
して対象物3の輪郭データを抽出する論理回路で構成し
てあり、このようにして図2(ニ)に示すような輪郭が
得られる。
【0014】以下、本発明の別実施例を説明する。三次
元画像入力装置1としては、上述のものに限定するもの
ではなく任意である。例えば、テレビカメラなどの撮像
装置による複数方向からの画像を合成して形状データを
合成するものであってもよい。
【0015】第一処理回路20、第二処理回路30、第
三処理回路40のそれぞれはハードウェアで構成するも
のであってもよいし、コンピュータとそれを動作させる
ソフトウェアとで構成するものであってもよい。またそ
れらの具体的構成は、公知の回路処理技術等を用いて適
宜構成できる。
【0016】先の実施例では、対象物3の表面の輝度デ
ータと、z座標データで表される奥行きデータとをX−
Y平面上の(x,y)座標で表される画素毎に設定して
画像データとするものについて、z座標方向の値に基づ
いて形状データを抽出するものを説明したが、これに限
定するものではなく、Y−Z平面上の(y,z)座標で
表される画素毎に設定して画像データとするものについ
て、x座標方向の値に基づいて形状の輪郭データを抽出
するとともに、(y,z)座標に対応する輝度を用いて
模様の輪郭データを抽出するものであってもよいし、同
様に、Z−X平面上の(z,x)座標で表される画素毎
に設定して画像データとするものについて、y座標方向
の値に基づいて形状の輪郭データを抽出するとともに、
(z,x)座標に対応する輝度を用いて模様の輪郭デー
タを抽出するものであってもよい。
【0017】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像輪郭抽出装置のブロック構成図
【図2】画像輪郭抽出方法の説明図
【図3】三次元画像入力装置のブロック構成図
【図4】三次元画像入力装置の原理を示す説明図
【図5】別実施例を示す三次元画像入力装置のブロック
構成図
【符号の説明】
3 対象物 20 第一処理回路 30 第二処理回路 40 第三処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−76075(JP,A) 特開 平5−168334(JP,A) 特開 昭58−219679(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 9/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三次元画像入力装置により入力された対
    象物表面の座標データ及び輝度データからなる画像デー
    タに対して、各画素毎に座標データの勾配を演算導出し
    て、該勾配を第一の閾値で2値化して形状の輪郭データ
    を抽出する第一の段階と、 各画素毎に輝度データの勾配を演算導出して、該勾配か
    ら第一の段階で抽出された形状の輪郭に対応する部位を
    マスクした後に、第二の閾値で2値化して模様の輪郭デ
    ータを抽出する第二の段階と、 第一の段階で抽出された形状の輪郭データと第二の段階
    で抽出された模様の輪郭データとを合成処理して対象物
    の輪郭データを抽出する第三の段階とからなる画像輪郭
    抽出方法。
  2. 【請求項2】 三次元画像入力装置により入力された対
    象物(3)表面の座標データ及び輝度データからなる画
    像データに対して、各画素毎に座標データの勾配を演算
    導出して、該勾配を第一の閾値で2値化して形状の輪郭
    データを抽出する第一処理回路(20)と、 各画素毎に輝度データの勾配を演算導出して、該勾配か
    ら第一処理回路で抽出された形状の輪郭に対応する部位
    をマスクした後に、第二の閾値で2値化して模様の輪郭
    データを抽出する第二処理回路(30)と、 第一処理回路(20)で抽出された形状の輪郭データと
    第二処理回路(30)で抽出された模様の輪郭データと
    を合成処理して対象物(3)の輪郭データを抽出する第
    三処理回路(40)とからなる画像輪郭抽出装置。
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