JP2988024B2

JP2988024B2 - 線画像照合装置

Info

Publication number: JP2988024B2
Application number: JP3180688A
Authority: JP
Inventors: 信一郎岡▲崎▼
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH0528270A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紙面などに描かれたシン
ボルや図形を走査して入力された線画像を認識する装置
に係わり、特に予め定められた図形のモデルと入力線画
像を照合する装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の図形モデルと入力線画像とを照合
する方式として、文献「図面自動入力における図形要素
の分離手法」（情報処理学会第２９回全国大会６Ｍ−
４）あるいは文献「論理型図面の図形要素分離と認識」
（電子通信学会技術報告書ＰＲＵ８６−２２）に示され
るように、まずループや端点をもつ短線分といった特徴
的形状に基づいてシンボルを構成する図形部分を切り出
し、その後、切り出された図形部分の分岐点の数，端点
の数，線分の長さなどの特徴を計測し、予め登録された
モデルと分類木などの手法で比較判定する方式が知られ
ている。

【０００３】また、特徴的な形状を用いないでシンボル
部分の候補を求めながら入力線画像を図形モデルと照合
する方法として、同一出願人による特願平３−７３６９
８号「線画像照合装置」が知られている。この方式は角
点や分岐点を節点，線を枝とするグラフの位相構造でま
ず図形を照合し、その中から枝のもつ形状が一致する図
形モデルを選択する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した前者の方式で
は、分類判定すべきシンボルなどの図形の領域が第１の
段階で正確に切り出されることが前提となっており、シ
ンボル以外の図形要素が切り出された領域に含まれてい
ると、第２の段階で計測される特徴が変化し、正しい判
定結果が得られない問題点がある。また、線の位相的構
造が等しい図形を識別するために、切り出された領域に
含まれる線の長さや角度といった特徴が用いられている
が、図形が描かれるとき、あるいは画像入力装置で入力
されるときの図形の大きさや傾きの変動に過敏となり、
正しい判定が行えない問題点があった。

【０００５】一方、上記した後者の方式では、第１段階
としてグラフの位相構造のみで照合が行われるため、多
数の候補が現れ、第２段階の形状の照合に多くの計算量
を要する問題があった。また、本来１つの円弧や線分で
あるべき図形の部分が、モデル上の分岐点で複数の枝に
分割され、別個の形状として形状の検証が行われるた
め、形状の照合精度に問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記問題点を解決し、図
形要素の分離処理を必要とせず、シンボル以外の図形要
素が処理領域に含まれていても正しく図形の種類を判定
できると共に、高速で精度の高い線画像照合装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、入力され
た２次元線画像上の分岐点を画像ノードとして求めると
共に画像ノード間の形状を複数の線分または円弧に近似
した画像セグメントを求める線画像近似手段と、照合す
る図形の分岐点を表すモデルノードの接続関係から成る
モデルグラフとノードの対応照合の順序を示したモデル
経路を記憶するモデルグラフ記憶手段と、モデルノード
の間を接続する部分形状の列を表すモデルセグメントを
記憶するモデル形状記憶手段と、線画像近似手段が求め
た画像ノードとモデルグラフ記憶手段が記憶するモデル
ノードとの対応を分岐数と接続関係に基づいて照合して
可能なノード対応関係を出力する対応点照合手段と、複
数のモデルノード間の相対的位置関係に関する条件を記
憶する位置関係記憶手段と、対応点照合手段が求めたノ
ード対応関係のうち前記の相対的位置関係に矛盾しない
ノード対応関係のみを出力するノード位置関係照合手段
と、ノード位置関係照合手段が出力したノード対応関係
から画像セグメントとモデルセグメントとの対応付けを
行い、両者の形状が一致するセグメント対応関係を出力
する形状照合手段とを備えることを特徴とする線画像照
合装置である。

【０００８】第２の発明は、相異なるモデルセグメント
にまたがった連結する部分形状の並びに関する条件をセ
グメント条件として記憶するセグメント条件記憶手段
と、形状照合手段が求めた画像セグメントとモデルセグ
メントとのセグメント対応関係のうち、セグメント条件
に矛盾しないセグメント対応関係のみを出力するセグメ
ント条件照合手段とを付加した第１の発明の線画像照合
装置である。

【０００９】

【実施例】第１の発明における実施例について図面を参
照して説明する。図１は本発明における線画像照合装置
の機能ブロック図であり、この線画像照合装置は、入力
された２次元線画像上の分岐点を画像ノードとして求め
ると共に画像ノード間の形状を複数の線分または円弧に
近似した画像セグメントを求める線画像近似手段１と、
線画像近似手段１が出力する画像ノードと画像セグメン
トを記憶する近似線画像記憶手段２と、照合する図形の
分岐点を表すモデルノードの接続関係から成るモデルグ
ラフとノードの対応照合の順序を示したモデル経路を記
憶するモデルグラフ記憶手段３と、近似線画像記憶手段
２の画像ノードとモデルグラフ記憶手段３のモデルノー
ドとの対応を分岐数と接続関係に基づいて照合してノー
ド対応リストを出力する対応点照合手段４と、複数のモ
デルノード間の相対的位置関係に関する条件を記憶する
位置関係記憶手段５と、対応点照合手段４が求めたノー
ド対応リストのうち相対的位置関係に矛盾するノード対
応リストを除去して矛盾しないノード対応リストのみを
出力するノード位置関係照合手段６と、モデルノードの
間を接続する部分形状の列を表すモデルセグメントを記
憶するモデル形状記憶手段７と、ノード位置関係照合手
段６が出力したノード対応リストから画像セグメントと
モデルセグメントとの対応付けを行い、両者の形状が一
致する対応付けをセグメント対応リストとして出力する
形状照合手段８と、線画像近似手段１〜形状照合手段８
を起動する制御部９とを備えている。

【００１０】制御部９は、処理開始に伴ってまず線画像
近似手段１を起動する。線画像近似手段１は入力された
線画像を分岐点または端点を画像ノードとして求めてそ
の位置座標と分岐数、および各画像ノードに連結する他
の画像ノードの識別子を出力する。また、画像ノード間
の線画像を複数の線分または円弧で近似した形状の種別
とその近似パラメータを画像セグメントとして出力す
る。尚、線画像近似手段１に用いる手法は、同一出願人
による特願平１−１６４９５４号「線画像近似方式」に
示される手法を用いて実現することができる。

【００１１】近似線画像記憶手段２は、線画像近似手段
１が出力した画像ノードと画像セグメントとを図２に示
した形式で記憶するメモリであり、図２（ａ）は画像ノ
ードの記憶形式を、図２（ｂ）は画像セグメントの記憶
形式を示している。図２（ａ）において、画像ノード識
別子は個々の画像ノードに割り振られた固有の番号また
は記号、画像ノード座標は画像ノードの位置座標、画像
分岐数は画像ノードにおいて分岐する線の数、連結画像
セグメントリスト列はその画像ノードが連結する他の画
像ノード（以下連結画像ノードと呼ぶ）への画像セグメ
ントリストの列である。ここで画像セグメントリストと
は画像ノード識別子と連結画像セグメント識別子の列と
の対であり、連結画像セグメント識別子とはその画像ノ
ードへ至る経路に含まれる画像セグメント識別子であ
る。また、図２（ｂ）において、画像セグメント識別子
は個々の画像セグメントに割り振られた固有の番号また
は記号、画像セグメント形状識別子は画像セグメントの
形状である線分または円弧を表す番号または記号、形状
パラメータは画像セグメントの形状を線分または円弧に
近似した数値パラメータである。尚、数値パラメータと
しては、形状が線分の場合は、始点ｘ座標，始点ｙ座
標，終点ｘ座標，終点ｙ座標の４つの組で表すことがで
き、形状が円弧の場合は、中心点のｘ座標，中心点のｙ
座標，半径，開始角，終了角の５つの組で表すことがで
きる。

【００１２】今、図３（ａ）に示したような右方向をｘ
座標，下方向をｙ座標とする線画像が入力された場合、
線画像近似手段１は図３（ｂ）に示したような画像ノー
ドｎ_a〜ｎ_dと画像セグメントｔ₁〜ｔ₁₂を出力し、近
似線画像記憶手段２はこれらをそれぞれ図４（ａ）およ
び図４（ｂ）のように記憶する。例えば、図４（ａ）の
４０１は画像ノードｎ_bについての情報であり、画像ノ
ードｎ_bの位置座標が（１９０，１６０）、分岐数が４
であり、画像ノードｎ_bが画像セグメントｔ₁を経て画
像ノードｎ_aへ、画像セグメントｔ₂を経て画像ノード
ｎ_aへ、画像セグメントの列ｔ₄，ｔ₅，ｔ₆を経て画
像ノードｎ_cへ、画像セグメントの列ｔ₇，ｔ₈，ｔ₉
を経て画像ノードｎ_dへ連結していることを示してる。
また、図４（ｂ）の４０２は画像セグメントｔ₁につい
ての情報であり、形状が円弧、その中心点の位置座標が
（２００，１６０）、半径が１０、開始角０度、負の方
向に回転して終了角１８０度であることを示している。
同様に図４（ｂ）の４０３は画像セグメントｔ₃の情報
であり、形状が線分、始点の位置座標が（２１０，１６
０）、終点の位置座標が（２９０，１６０）であること
を示している。

【００１３】モデルグラフ記憶手段３は、図５に示した
形式で示されるモデルグラフ情報の集合とモデル経路を
モデル図形の種類毎に記憶するメモリであり、図５にお
いて、モデルノード識別子はモデルノードに割り振られ
た固有の番号または記号、モデル分岐数はモデルノード
において分岐する線の数、連結モデルノード識別子列は
そのモデルノードが連結する他のモデルノードのモデル
ノード識別子の列である。モデル経路はモデルノードを
照合する際の照合順序を示した閉路を持たないグラフで
あり、照合を深さ優先探索とする場合には例えば以下の
形式をとることができる。モデル経路：＝（部分経路）部分経路：＝空｜モデルノード識別子列｜部分経路（真部分経路）（真部分経路）［（真部分経
路）］真部分経路：＝モデルノード識別子列｜真部分経路（真部分経路）（真部分経路）［（真部分
経路）］モデルノード識別子列：＝モデルノード識別子｜モデルノード識別子モデルノード識別子列ただし、［］は０回以上の繰り返しを表す。

【００１４】図６（ａ）に示したモデル図形を照合する
場合を例にとると、そのモデルノードは図６（ｂ）の
ａ，ｂ，ｃ，ｄのようになり、モデルグラフ記憶手段３
には図７（ａ）に示したモデルグラフ情報が予め記憶さ
れる。例えば図７（ａ）の７０１は図５のモデルグラフ
情報の具体例であり、モデルノードａは分岐数３で、モ
デルノードｂへ２つの経路で、その他のモデルノード１
つに連結していることを示している。また、図６（ｂ）
のモデル経路として例えば図６（ｃ）または図６（ｄ）
のような経路をとることができる。図６（ｃ）の場合の
モデル経路は、（ａｂ（ｃ）（ｄ））（１）であり、一方、図６（ｄ）の場合のモデル経路は、（ａｂｃｄ）（２）となる。

【００１５】線画像近似手段１が近似結果を近似線画像
記憶手段２に書き込むと、制御部９は次に対応点照合手
段４を起動する。対応点照合手段４は近似線画像記憶手
段２の画像ノードとモデルグラフ記憶手段３のモデルノ
ードとの対応を図８，図９に示す手順ｐｏｉｎｔ−ｍａ
ｔｃｈｉｎｇによって照合する。手順ｐｏｉｎｔ−ｍａ
ｔｃｈｉｎｇはｍｏｄｅｌ，ｐｒｅｖｉｏｕｓ，ｕｓｅ
ｄの３つの入力をとり、ｍｏｄｅｌは照合すべきモデル
経路、ｐｒｅｖｉｏｕｓは探索中の直前の画像ノード、
ｕｓｅｄは既に対応候補が存在する画像ノードを示して
いる。対応点照合手段４は、例えば図６（ａ）のモデル
経路として上記の式（１）を採用した場合は、ｐｏｉｎｔ−ｍａｔｃｈｉｎｇ（（ａｂ（ｃ）
（ｄ）），ｎｉｌ，ｎｉｌ）ただし、ｎｉｌは空を表す記号を行うことによって照合を行う。尚、図８の処理８０１
において複数の経路を持つか否かは、モデル経路の表現
形式に上記式（１）や式（２）の形式をとった場合、モ
デル経路ｍｏｄｅｌの先頭要素が要素列であるか否かに
よって判定できる。即ち、モデル経路（ａ（ｂｃ）（ｄ
ｅ））は複数の経路を持たないが、モデル経路（（ｂ
ｃ）（ｄｅ））は複数の経路を持つことを表している。
図８の処理８０２において画像ノードｐｒｅｖｉｏｕｓ
から到達可能な画像ノードは、近似線画像記憶手段２か
らｐｒｅｖｉｏｕｓと同一の画像ノード識別子を持つ画
像ノードの連結画像セグメントリスト（ｎ_x，ｔ_x1，ｔ
_x2，・・・）を読み出し、その画像ノード識別子ｎ_xを
選択することによって求められる。また、記号∪は要素
の集合和を、関数ｃｄｒ（ｘ）はデータ列ｘの先頭を除
いた残りの成分をとる関数を、関数ｍａｐｃｏｎｓ
（ｘ，ｙ）は集合ｙの各要素の先頭にｘを付加したもの
の集合、即ち、ｍａｐｃｏｎｓ（ａ，｛（ｂｃ）（ｄ）（ｅｆ）｝）＝｛（ａｂｃ）（ａｄ）（ａｅｆ）｝を表している。また、処理８０３の演算子ｘ＊ｙは、２
つの集合ｘの任意の要素ｘ_iと集合ｙの任意の要素ｙ_j
を連結したリスト（例えばｘ_i＝（ａｂ），ｙ_j＝（ｃ
ｄ）ならば（ａｂｃｄ））のうち、各要素に共通の画像
ノード識別子を含まないリストの集合を表す。例えば、ｘ＝｛（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）），（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_c））｝ｙ＝｛（（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d）），（（ｃ，ｎ_d）（ｄ，ｎ_b））｝のとき、要素を連結した４つのリスト（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d））（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，ｎ_d）（ｄ，ｎ_b））（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_c）（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d））（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_c）（ｃ，ｎ_d）（ｄ，ｎ_b））のうち、リスト内の要素に共通の画像ノード識別子を含
まない２つのリスト（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d））（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_c）（ｃ，ｎ_d）（ｄ，ｎ_b））を要素とする集合｛（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，
ｎ_c）（ｄ，ｎ_d）），（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_c）
（ｃ，ｎ_d）（ｄ，ｎ_b））｝を得る演算子である。

【００１６】対応点照合手段４は、図７（ａ）のモデル
グラフ情報と図４（ａ）の画像ノードとを上記（１）式
のモデル経路に従って図８の方式で照合すると、モデル
ノード識別子と画像ノード識別子の対の列であるノード
対応リストが２つから成る集合、｛（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d））（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，ｎ_d）（ｄ，ｎ_c））｝（３）を出力する。

【００１７】制御部９は、対応点照合手段４が空値ｎｉ
ｌを出力した場合は照合するモデル図形を変えて再び対
応点照合手段４を起動し、一方、対応点照合手段４が非
ｎｉｌの値を出力した、即ち何らかのノードの対応を検
出したときは続いてノード位置関係照合手段６を起動す
る。

【００１８】位置関係記憶手段５は、図１０に示した形
式で示されるモデルノード位置条件情報の集合をモデル
図形の種類毎に記憶するメモリであり、図１０におい
て、条件ノード識別子はモデルノードに割り振られた固
有の番号または記号、ノード配置条件列は条件ノード識
別子で示されたモデルノードと他のモデルノードとの位
置関係を表すノード配置条件の列であり、ノード配置条
件は、位置関係を有する他のモデルノードのモデルノー
ド識別子と、満たすべき位置関係を表す位置述語の組で
ある。尚、ノード配置条件の列はそれぞれのノード配置
条件を同時に満たすことを意味する。図６（ａ）に示し
たモデル図形を照合する場合を例にとると、そのモデル
ノード位置条件情報は図１１のようになり、モデルノー
ドｃはモデルノードｂと位置述語ｌｅｆｔの位置関係に
あり、且つモデルノードｄと位置述語ｕｐｐｅｒの関係
にあることを示している。

【００１９】ノード位置関係照合手段６は制御部９によ
り起動されると、対応点照合手段４が出力するノード対
応リスト集合で定まった画像ノードの位置関係を図１
２，図１３に示した手順ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｍａｔｃｈ
ｉｎｇによって検証し、正しいノード対応リストのみを
出力する。手順ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｍａｔｃｈｉｎｇは
１つのノード対応リストについての照合であるので、対
応点照合手段４が複数のノード対応リストを出力した場
合には、ノード位置関係照合手段６はそれぞれについて
手順ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｍａｔｃｈｉｎｇを行い、非ｎ
ｉｌの値が得られたノード対応リストを採用する。ここ
で全てのノード対応リストについて得られた結果がｎｉ
ｌであった場合には制御部９へ不一致信号を送出する。
制御部９は不一致信号を受け取ると、照合するモデル図
形の種別を変更して再び対応点照合手段４を起動する。

【００２０】図３（ａ）の入力画像に対して対応点照合
手段４から上記の式（３）で示されるノード対応リスト
の集合が入力されると、ノード位置関係照合手段６はま
ず第１のノード対応リスト（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）
（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d））について手続きｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ−ｍａｔｃｈｉｎｇを行う。図１２，図１３の処
理１１０１によって図１１のモデルノード位置条件情報
１００１が位置関係記憶手段５から読み出され、処理１
１０２で条件ノード識別子ｃに対応する画像ノード識別
子ｎ_cが求められる。続いて処理１１０３で最初のノー
ド配置条件（ｌｅｆｔｂ）について検証される。即ち
処理１１０４でモデルノード識別子ｂに対応した画像ノ
ード識別子ｎ_bが定まり、処理１１０５で画像ノードｎ
_cとｎ_bの位置座標（１２０，１５０）と（１９０，１
６０）が近似線画像記憶手段２から読み出され、処理１
１０６で位置述語ｌｅｆｔが満たされているか否かが調
べられる。位置述語ｌｅｆｔは調べる画像ノードの位置
座標が基準となる画像ノードの左側にあることを示す述
語であり、例えば、条件“Ｐ₁ｌｅｆｔＰ₂”はそれ
ぞれのｘ座標をＰ_1x，Ｐ_2xとするとき“Ｐ_1x＜Ｐ_2x”で
実現される。従って、１２０＜１９０であることから最
初のノード配置条件（ｌｅｆｔｂ）は満たされる。続
いて処理１１０３が繰り返され、第２のノード配置条件
（ｕｐｐｅｒｄ）について検証される。即ち処理１１０
４でモデルノード識別子ｄに対応した画像ノード識別子
ｎ_dが定まり、処理１１０５で画像ノードｎ_cとｎ_dの
位置座標（１２０，１５０）と（１２０，１７０）が近
似線画像記憶手段２から読み出され、処理１１０６で位
置述語ｕｐｐｅｒが満たされているか否かが調べられ
る。位置述語ｕｐｐｅｒは調べる画像ノードの位置座標
が基準となる画像ノードの上側にあることを示す述語で
あり、例えば、条件“Ｐ₁ｕｐｐｅｒＰ₂”はそれぞ
れのｙ座標をＰ_1y，Ｐ_2yとするとき“Ｐ_1y＜Ｐ_2y”で実
現される。従って、１５０＜１７０であることから第２
のノード配置条件（ｕｐｐｅｒｄ）は満たされる。以
上の処理で全てのモデルノード位置条件情報を満たした
ので手続きｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｍａｔｃｈｉｎｇは入力
されたノード対応リスト（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）
（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d））を出力する。

【００２１】続いてノード位置関係照合手段６は第２の
ノード対応リスト（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，ｎ
_d）（ｄ，ｎ_c））について手続きｐｏｓｉｔｉｏｎ−
ｍａｔｃｈｉｎｇを行う。図１２，図１３の処理１１０
１によって図１１のモデルノード位置条件情報１００１
が位置関係記憶手段５から読み出され、処理１１０２で
条件ノード識別子ｃに対応する画像ノード識別子ｎ_dが
求められる。続いて処理１１０３で最初のノード配置条
件（ｌｅｆｔｂ）について検証される。即ち処理１１
０４でモデルノード識別子ｂに対応した画像ノード識別
子ｎ_bが定まり、処理１１０５で画像ノードｎ_dとｎ_b
の位置座標（１２０，１７０）と（１９０，１６０）が
近似線画像記憶手段２から読み出され、処理１１０６で
位置述語ｌｅｆｔが満たされているか否かが調べられ
る。上記と同様にして１２０＜１９０であることから最
初のノード配置条件（ｌｅｆｔｂ）は満たされる。続
いて再び処理１１０３で第２のノード配置条件（ｕｐｐ
ｅｒｄ）について検証される。即ち処理１１０４でモ
デルノード識別子ｄに対応した画像ノード識別子ｎ_cが
定まり、処理１１０５で画像ノードｎ_dとｎ_cの位置座
標（１２０，１７０）と（１２０，１５０）が近似線画
像記憶手段２から読み出され、処理１１０６で位置述語
ｕｐｐｅｒが満たされているか否かが調べられる。ここ
で１７０＜１５０ではなく、第２のノード配置条件（ｕ
ｐｐｅｒｄ）は満たされないので、手続きｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ−ｍａｔｃｈｉｎｇは値ｎｉｌを出力する。

【００２２】上記した処理によりノード位置関係照合手
段６は、満たされなかったノード対応リストを削除し、
一つのノード対応リストからなる集合、｛（（ａ，ｎ_a）（ｂ，ｎ_b）（ｃ，ｎ_c）（ｄ，ｎ_d））｝（４）を出力する。

【００２３】制御部９は、ノード位置関係照合手段６が
値ｎｉｌを出力した場合は照合するモデル図形を変えて
再び対応点照合手段４を起動し、一方、ノード位置関係
照合手段６が非ｎｉｌの値を出力した、即ち何らかのノ
ードの対応を検出したときは続いて形状照合手段８を起
動する。上記した例ではｎｉｌでない値が出力されたの
で、形状照合手段８が起動される。

【００２４】モデル形状記憶手段７は、図１４に示した
形式で示されるモデルセグメント情報の集合をモデル図
形の種類毎に記憶するメモリであり、図１４において、
モデルセグメント識別子はモデルセグメントに割り振ら
れた固有の番号または記号、始点モデルノード識別子は
モデルセグメントの始点となるモデルノードの識別子、
終点モデルノード識別子はモデルセグメントの終点とな
るモデルノードの識別子、モデルセグメント形状識別子
列はそのセグメントを構成する部分形状の形状を表す番
号または記号の列である。図６（ａ）に示したモデル図
形を照合する場合を例にとると、そのモデルセグメント
は図６（ｂ）のｓ₁，ｓ₂，ｓ₃，ｓ₄，ｓ₅のように
なり、モデルセグメント記憶手段５には図７（ｂ）に示
したモデルセグメント情報が予め記憶される。例えば図
７（ｂ）の７０２は図１４のモデルセグメント情報の具
体例であり、モデルセグメントｓ₃は、始点をモデルノ
ードｂ、終点をモデルノードｃとし、その部分形状とし
て円弧，線分，線分の３つの部分形状を有することを示
している。

【００２５】形状照合手段８は制御部９により起動され
ると、ノード位置関係照合手段６が出力するノード対応
リスト集合に基づいた画像セグメントとモデルセグメン
トの対応付けと両者の形状の比較を、図１５および図１
６に示した手順ｆｉｇｕｒｅ−ｍａｔｃｈｉｎｇによっ
て行う。手順ｆｉｇｕｒｅ−ｍａｔｃｈｉｎｇは結果と
してモデルセグメント識別子と画像セグメント識別子列
の対のリストであるセグメント対応リストを出力する。
手順ｆｉｇｕｒｅ−ｍａｔｃｈｉｎｇは１つのノード対
応リストについての照合であるので、ノード位置関係照
合手段６が複数のノード対応リストを出力した場合に
は、形状照合手段８はそれぞれについて手順ｆｉｇｕｒ
ｅ−ｍａｔｃｈｉｎｇを行い、非ｎｉｌの値が得られた
ノード対応リストを採用し、結果がｎｉｌであったノー
ド対応リストを除去する。また、複数のノード対応リス
トについてセグメント対応リストが得られたときはそれ
らの集合を出力する。ここで全てのノード対応リストに
ついて得られた結果がｎｉｌであった場合には制御部９
へ不一致信号を送出する。制御部９は不一致信号を受け
取ると、照合するモデル図形の種別を変更して再び対応
点照合手段４を起動する。

【００２６】ここで、図１５の処理１３０１を詳しく説
明すると、例えばｎ_s＝ｎ_b，ｎ_e＝ｎ_cの場合、ｎ_b
からｎ_cへ至る連結画像セグメントリスト群は図４
（ａ）より｛（ｎ_c，ｔ₄，ｔ₅，ｔ₆）｝であり、連
結画像セグメント識別子列ｔ_nの集合は｛（ｔ₄，
ｔ₅，ｔ₆）｝、即ちｔⁱ _n＝（ｔ₄，ｔ₅，ｔ₆）が得
られ、図１６の処理１３０２では、ｆⁱ _n＝（ａｒｃ，ｌ
ｉｎｅ，ｌｉｎｅ）が得られる。また、図１６の処理１
３０３におけるモデルセグメントの形状識別子の列ｆ_m
と画像セグメントの形状識別子の列ｆⁱ _nの比較では、対
応する位置にある形状識別子が全て一致したときに両者
の形状が一致するとみなされる。また、関数ａｐｐｅｎ
ｄ（ｘ，ｙ）はデータ列ｘの最後に要素ｙを付加する演
算を表している。

【００２７】上記式（４）のノード対応リストをもとに
図７（ｂ）のモデルセグメントと図４（ｂ）の画像セグ
メントの対応付けを図１５，図１６の手順で行うと、形
状照合手段８はその結果として、セグメント対応リスト
が一つのセグメント対応リスト集合、｛（（ｓ_1,（ｔ₁））（ｓ_2,（ｔ₂））（ｓ_3,（ｔ_4,ｔ_5,ｔ₆））（ｓ_4,（ｔ_7,ｔ_8,ｔ₉））（ｓ_5,（ｔ₁₀）））｝（５）を出力する。

【００２８】制御部９は形状照合手段８が非ｎｉｌの値
を出力したので処理を終了する。これにより、図３
（ａ）の入力線画像と図６（ａ）のモデル図形とが照合
することが検出され、そのノードの対応関係である式
（４）のノード対応リストの集合と、セグメントの対応
関係である式（５）のセグメント対応リストの集合が求
められる。

【００２９】次に第２の発明の装置における実施例につ
いて図面を参照して説明する。図１７は第２の発明の線
画像照合装置の機能ブロック図であり、１〜９は図１の
第１の発明の装置と同様の手段であり、さらに、相異な
るモデルセグメントにまたがった連結する部分形状の並
びに関する条件をセグメント条件として記憶するセグメ
ント条件記憶手段１０と、形状照合手段１０が求めた画
像セグメントとモデルセグメントとのセグメント対応リ
ストのうち、セグメント条件に矛盾するセグメント対応
リストを除去して矛盾しないセグメント対応リストのみ
を出力するセグメント条件照合手段１１とを備えてい
る。

【００３０】セグメント条件記憶手段１０は、図１８に
示す形式のセグメント条件を照合すべきモデル図形の種
類毎に記憶するメモリであり、図１８において、部分モ
デルセグメント識別子列は部分モデルセグメント識別子
の列であり、部分モデルセグメント識別子は、モデルセ
グメント識別子とモデルセグメント内での位置を示す位
置番号の対で表現される。一方、条件形状識別子は部分
モデルセグメント識別子列で指定された順番に部分モデ
ルセグメントを連結したとき形成するべき形状の識別子
である。図６（ａ）のモデル図形の場合、モデルセグメ
ントｓ₃に含まれる円弧とモデルセグメントｓ₄に含ま
れる円弧を連結すると半円になることが条件となるの
で、図１９に示したセグメント条件１６０１を与えるこ
とができる。また、同様に図６（ａ）の縦線分は一直線
であることが条件となるので、モデルセグメントｓ₃内
の縦線分とモデルセグメントｓ₅とモデルセグメントｓ
₄内の縦線分に関して図１９に示したセグメント条件１
６０２を与えることができる。例えば、セグメント条件
１６０２の部分モデルセグメント識別子列（ｓ₃・３，
ｓ₅・１，ｓ₄・３）は３つの隣接する部分モデルセグ
メントを連結することを意味し、部分モデルセグメント
ｓ₃・３は、モデルセグメント識別子ｓ₃と位置番号３
の対であり、図７（ｂ）のモデルセグメントｓ₃のモデ
ルセグメント形状識別子列（ａｒｃ，ｌｉｎｅ，ｌｉｎ
ｅ）の３番目の形状ｌｉｎｅを意味している。

【００３１】制御部９は線画像近似手段１，対応点照合
手段４，ノード位置関係照合手段６，形状照合手段８の
処理が終了し、セグメント対応リストの集合が出力され
ると、セグメント条件照合手段１１を起動する。セグメ
ント条件照合手段１１は入力されるそれぞれのセグメン
ト対応リストについて、以下の処理（１）〜処理（７）
を行う。（１）注目しているモデル図形に対応した未使用のセグ
メント条件の一つをセグメント条件記憶手段１０から読
み出す。未使用のセグメント条件がなければ注目したセ
グメント対応リストを出力して終了する。（２）セグメント条件の部分モデルセグメント識別子列
のｉ番目の部分モデルセグメント識別子をＳ_iとする。（３）部分モデルセグメント識別子Ｓ_iのモデルセグメ
ント識別子ｍ_iに対応した画像セグメント識別子列ｇ_ij
をセグメント対応リストから求める。（４）画像セグメント識別子列ｇ_ijのうち、部分モデル
セグメント識別子Ｓ_iの位置番号に対応した位置にある
画像セグメント識別子ｇ_ik（ｋは位置番号）を求め、こ
れに対応した画像セグメントｔ_iの形状パラメータを近
似線画像記憶手段２から読み出す。（５）処理（２）〜処理（４）により全ての部分モデル
セグメント識別子Ｓ_iに対応した画像セグメントｔ_iの
形状パラメータを読み出す。（６）画像セグメントｔ_iを連結して得られる形状を処
理（２）〜処理（５）で得られた形状パラメータ群から
求める。（７）処理（６）で得られる形状がセグメント条件の条
件形状識別子と一致するならば、処理（１）へ、一致し
ないならば注目したセグメント対応リストとこれに対応
したノード対応リストを除去して終了する。

【００３２】尚、上記の処理（６）で複数の画像セグメ
ントを連結した形状を求めるには線画像近似手段１で使
用される手法と同一の手法、例えば同一出願人による特
願平１−１６４９５４号「線画像近似方式」を用いるこ
とができる。

【００３３】図３（ａ）の入力線画像と図６（ａ）のモ
デル図形とが与えられると、線画像近似手段１，対応点
照合手段４，ノード位置関係照合手段６および形状照合
手段８の処理によって、式（５）で示される一つのセグ
メント対応リストからなる集合が出力されると、制御部
９はセグメント条件照合手段１１を起動する。セグメン
ト条件照合手段１１はそのセグメント対応リストをセグ
メント条件記憶手段１０に記憶された図１９のセグメン
ト条件で検証する。即ち、まず上記の処理（１）でセグ
メント条件の一つ（ａｒｃ；ｓ₃・１，ｓ₄・１）が読
み出され、処理（２）でその第１の部分モデルセグメン
ト識別子ｓ₃・１が選択され、処理（３）でそのモデル
セグメント識別子ｓ₃とセグメント対応リストから画像
セグメント識別子列（ｔ₄，ｔ₅，ｔ₆）が求められ、
処理（４）で位置番号１に対応した画像セグメント識別
子ｔ₄が求められ、これをもとに画像セグメントの形状
パラメータ（１６０，１６０，３０，０，−９０）が近
似線画像記憶手段２から読み出され、処理（５）で画像
セグメント識別子ｔ₇に対応した画像セグメントの形状
パラメータ（１６０，１６０，３０，０，９０）が求め
られ、処理（６）で２つの形状パラメータ（１６０，１
６０，３０，０，−９０）と（１６０，１６０，３０，
０，９０）を連結した形状ａｒｃとその形状パラメータ
（１６０，１６０，３０，−９０，９０）が求められ
る。セグメント条件の条件形状識別子ａｒｃと処理
（６）で求められた形状ａｒｃが等しいので、再び処理
（１）が繰り返され、他のセグメント条件（ｌｉｎｅ；
ｓ₃・３，ｓ₅・１，ｓ₄・３）について同様の検証が
行われる。この結果、３つの部分モデルセグメントｓ₃
・３，ｓ₅・１，ｓ₄・３に対応した３つの画像セグメ
ントｔ₆，ｔ₁₀，ｔ₉を連結した形状が条件形状識別子
ｌｉｎｅに等しいと判定される。以上の処理で全てのセ
グメント条件が満足されたので、セグメント条件照合手
段１１は注目したセグメント対応リストを出力する。
尚、この例では注目すべきセグメント対応リストが一つ
のみであったのでこれで処理を終了するが、他にセグメ
ント対応リストが存在する場合はそれぞれについて照合
が行われ、セグメント条件を満たさない場合は、セグメ
ント対応リストとそのもとになったノード対応リストが
除去される。

【００３４】以上の処理で、図３（ａ）の入力線画像と
図６（ａ）のモデル図形とが照合することが求められ、
そのノードの対応関係である式（４）のノード対応リス
トの集合と、セグメントの対応関係である式（５）のセ
グメント対応リストの集合が求められる。

【００３５】

【発明の効果】第１の発明においては、対応点照合手段
４と形状照合手段８を組み合わせることによって、予め
照合すべき図形領域を厳密に切り出す必要がなく、入力
された線画像全体から照合すべき図形と一致する線画像
を切り出してくることができる。特に、照合すべき図形
が線対称あるいは点対称な図形の場合、対応点照合手段
４から複数のノードの対応関係がノード対応リストとし
て出力されるが、本発明ではノード位置関係照合手段６
がノードの位置関係に関する条件を用いて重複したノー
ドの対応関係を除去することによって、後続の形状照合
手段８での処理量を最小限に抑えており、高速な照合が
実現される。更に、形状照合手段８では照合に近似形状
を用いているので入力線画像の傾きや大きさの変動に強
い照合をすることができる。

【００３６】第２の発明においては、セグメント条件照
合手段１１が、いくつかの連結するセグメントを一つの
セグメントとみなした形状に関する条件を用いて、形状
照合手段８の出力するセグメントの対応関係を検証する
ので、セグメントを個別に照合しただけでは複数のモデ
ルに一致する場合でも、正しいモデルへ照合することが
できる。また、第１の発明の効果も持ち合わせているこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の機能ブロック図である。

【図２】画像ノードと画像セグメントの形式を表す図で
ある。

【図３】入力線画像の例を表す図である。

【図４】画像ノードと画像セグメントの例を表す図であ
る。

【図５】モデルノードの形式を表す図である。

【図６】モデル図形とモデル経路の例を表す図である。

【図７】モデルノードとモデルセグメントの例を表す図
である。

【図８】対応点照合手段の手順を表す図である。

【図９】対応点照合手段の手順を表す図である。

【図１０】モデルノード位置条件情報の形式を表す図で
ある。

【図１１】モデルノード位置条件情報の例を表す図であ
る。

【図１２】ノード位置関係照合手段の手順を表す図であ
る。

【図１３】ノード位置関係照合手段の手順を表す図であ
る。

【図１４】モデルセグメントの形式を表す図である。

【図１５】形状照合手段の手順を表す図である。

【図１６】形状照合手段の手順を表す図である。

【図１７】第２の発明の機能ブロック図である。

【図１８】セグメント条件の形式を表す図である。

【図１９】セグメント条件の例を表す図である。

【符号の説明】

１線画像近似手段２近似線画像記憶手段３モデルグラフ記憶手段４対応点照合手段５位置関係記憶手段６ノード位置関係照合手段７モデル形状記憶手段８形状照合手段９制御部１０セグメント条件記憶手段１１セグメント条件照合手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 7/00 G06F 17/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子やスキャナなどの光電変換装置に
よって入力された２次元線画像を予め定められた図形や
シンボルと照合する装置において、入力された２次元線画像上の分岐点を画像ノードとして
求めると共に画像ノード間の形状を複数の線分または円
弧に近似した画像セグメントを求める線画像近似手段
と、照合する図形の分岐点を表すモデルノードの接続関係か
ら成るモデルグラフとノードの対応照合の順序を示した
モデル経路を記憶するモデルグラフ記憶手段と、モデルノードの間を接続する部分形状の列を表すモデル
セグメントを記憶するモデル形状記憶手段と、線画像近似手段が求めた画像ノードとモデルグラフ記憶
手段が記憶するモデルノードとの対応を分岐数と接続関
係に基づいて照合して可能なノード対応関係を出力する
対応点照合手段と、複数のモデルノード間の相対的位置関係に関する条件を
記憶する位置関係記憶手段と、対応点照合手段が求めたノード対応関係のうち前記の相
対的位置関係に矛盾しないノード対応関係のみを出力す
るノード位置関係照合手段と、ノード位置関係照合手段が出力したノード対応関係から
画像セグメントとモデルセグメントとの対応付けを行
い、両者の形状が一致するセグメント対応関係を出力す
る形状照合手段とを備え、矛盾しないノード対応関係とセグメント対応関係を求め
ることによってモデル図形と入力図形とを照合する線画
像照合装置。
【請求項２】相異なるモデルセグメントにまたがった連
結する部分形状の並びに関する条件をセグメント条件と
して記憶するセグメント条件記憶手段と、形状照合手段が求めた画像セグメントとモデルセグメン
トとのセグメント対応関係のうち、セグメント条件に矛
盾しないセグメント対応関係のみを出力するセグメント
条件照合手段とを付加した請求項１記載の線画像照合装
置。