JP3051936B2 - 画像解析方法 - Google Patents
画像解析方法Info
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- JP3051936B2 JP3051936B2 JP8234148A JP23414896A JP3051936B2 JP 3051936 B2 JP3051936 B2 JP 3051936B2 JP 8234148 A JP8234148 A JP 8234148A JP 23414896 A JP23414896 A JP 23414896A JP 3051936 B2 JP3051936 B2 JP 3051936B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原画像から物体の
シェイジング領域や曲面領域を検出する画像解析方法に
関するものである。
シェイジング領域や曲面領域を検出する画像解析方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】画像を構造的に解析する場合、画像の性
質が同じ領域を抽出したり、画像の性質が急変するエッ
ジを検出することが必要となる。すなわち、画像を明る
さの一様な部分ごとに領域分割して対象物の占める領域
を抽出したり、画像の明るさなどの特徴の変化点である
エッジを検出して対象物の輪郭線を抽出することが画像
内容の認識のためには必要となってくる。
質が同じ領域を抽出したり、画像の性質が急変するエッ
ジを検出することが必要となる。すなわち、画像を明る
さの一様な部分ごとに領域分割して対象物の占める領域
を抽出したり、画像の明るさなどの特徴の変化点である
エッジを検出して対象物の輪郭線を抽出することが画像
内容の認識のためには必要となってくる。
【０００３】従来では、このような画像の性質として画
像の明るさ／色の一様性とテクスチャー（ｔｅｘｔｕｒ
ｅ）性にのみ着目している。また、曲面体を対象とする
場合には、シェイジング（ｓｈａｄｉｎｇ）の有無も重
要な情報となってくる。
像の明るさ／色の一様性とテクスチャー（ｔｅｘｔｕｒ
ｅ）性にのみ着目している。また、曲面体を対象とする
場合には、シェイジング（ｓｈａｄｉｎｇ）の有無も重
要な情報となってくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の画像
解析に際しては、抽出手法が確立されていないことによ
り、シェイジング領域を抽出することが困難であり、曲
面形状の認識も難しいという問題点があった。
解析に際しては、抽出手法が確立されていないことによ
り、シェイジング領域を抽出することが困難であり、曲
面形状の認識も難しいという問題点があった。
【０００５】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、容易にシェイジング領域を抽出するこ
とができ、曲面形状の認識も容易な画像解析方法を提供
することを目的としている。
なされたもので、容易にシェイジング領域を抽出するこ
とができ、曲面形状の認識も容易な画像解析方法を提供
することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像解析方
法は、原画像から微分法を用いた閾値処理により物体の
ステップ状エッジを抽出する工程と、画像各点の微分方
向の変化から物体のシェイジング領域候補を抽出する工
程と、シェイジング領域候補を前記抽出したステップ状
エッジで求まる領域を分割する輪郭線と比較し分離し
て、前記物体のシェイジング領域を抽出する工程を有す
るようにしたものである。
法は、原画像から微分法を用いた閾値処理により物体の
ステップ状エッジを抽出する工程と、画像各点の微分方
向の変化から物体のシェイジング領域候補を抽出する工
程と、シェイジング領域候補を前記抽出したステップ状
エッジで求まる領域を分割する輪郭線と比較し分離し
て、前記物体のシェイジング領域を抽出する工程を有す
るようにしたものである。
【０００７】また、上記シェイジング領域候補を抽出す
る工程は、微分処理により画像各点の微分強度と微分方
向を計算し、その微分方向の変化量が近傍の点との間で
一定値以下で、且つ、その微分強度により画像を２値化
した後、微分強度が小さく且つ小さな領域の穴埋め処理
を行うとともに、微分強度が大きく且つ小さな領域の除
去処理を行うようにしたものである。
る工程は、微分処理により画像各点の微分強度と微分方
向を計算し、その微分方向の変化量が近傍の点との間で
一定値以下で、且つ、その微分強度により画像を２値化
した後、微分強度が小さく且つ小さな領域の穴埋め処理
を行うとともに、微分強度が大きく且つ小さな領域の除
去処理を行うようにしたものである。
【０００８】また、上記シェイジング領域を抽出する工
程は、シェイジング候補領域とステップ状エッジで求ま
る領域を分割する輪郭線を重ね合わせ、シェイジング候
補領域に対してステップ状エッジで求まる領域を分割す
る輪郭線と重なっている画素を除く微分強度の大きな画
素の削除による縮小処理を行った後、一定値以下の面積
で微分強度の大きな領域を除去するとともに、残りの微
分強度の大きな領域に対して膨張処理を行うようにした
ものである。
程は、シェイジング候補領域とステップ状エッジで求ま
る領域を分割する輪郭線を重ね合わせ、シェイジング候
補領域に対してステップ状エッジで求まる領域を分割す
る輪郭線と重なっている画素を除く微分強度の大きな画
素の削除による縮小処理を行った後、一定値以下の面積
で微分強度の大きな領域を除去するとともに、残りの微
分強度の大きな領域に対して膨張処理を行うようにした
ものである。
【０００９】また、上記抽出したシェイジング領域から
その領域の曲面形状を検出するようにしたものである。
その領域の曲面形状を検出するようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係る画像解析方法は、原
画像から微分法を用いた閾値処理により物体のステップ
状エッジを抽出する工程と、画像各点の微分方向の変化
から物体のシェイジング領域候補を抽出する工程と、シ
ェイジング領域候補を前記抽出したステップ状エッジで
求まる領域を分割する輪郭線と比較し分離して、前記物
体のシェイジング領域を抽出する工程を有するようにし
たものである。
画像から微分法を用いた閾値処理により物体のステップ
状エッジを抽出する工程と、画像各点の微分方向の変化
から物体のシェイジング領域候補を抽出する工程と、シ
ェイジング領域候補を前記抽出したステップ状エッジで
求まる領域を分割する輪郭線と比較し分離して、前記物
体のシェイジング領域を抽出する工程を有するようにし
たものである。
【００１１】ここで、シェイジング領域は、次のように
定義することができる。すなわち、従来の微分法により
求められるステップ状エッジを含まないが、一定値上の
微分値を有し、微分方向の変化が小さい点の連結領域の
うち、一定以上の大きさを有するもの、として定義する
ことができる。
定義することができる。すなわち、従来の微分法により
求められるステップ状エッジを含まないが、一定値上の
微分値を有し、微分方向の変化が小さい点の連結領域の
うち、一定以上の大きさを有するもの、として定義する
ことができる。
【００１２】図１は上記のシェイジング領域を抽出する
画像解析方法を示す工程図である。以下、図２〜図９の
各図とともにシェイジング領域の抽出過程について、順
を追って説明する。
画像解析方法を示す工程図である。以下、図２〜図９の
各図とともにシェイジング領域の抽出過程について、順
を追って説明する。
【００１３】（１）まず、ステップ状エッジの抽出（Ｓ
１） 図２に示す物体１，２を有した原画像に対し、一次微分
を行って非極大値を消去した後、閾値と比較した結果に
より延長の画像処理を施すことによって、図３に示すよ
うなステップ状エッジを抽出する。
１） 図２に示す物体１，２を有した原画像に対し、一次微分
を行って非極大値を消去した後、閾値と比較した結果に
より延長の画像処理を施すことによって、図３に示すよ
うなステップ状エッジを抽出する。
【００１４】（２）シェイジング領域候補の抽出（Ｓ２
〜Ｓ５） （２ａ）次に、上記ステップ状エッジの抽出時と同じ一
次微分処理によって、図４に示すような画像各点の微分
強度と微分方向を計算する。
〜Ｓ５） （２ａ）次に、上記ステップ状エッジの抽出時と同じ一
次微分処理によって、図４に示すような画像各点の微分
強度と微分方向を計算する。
【００１５】（２ｂ）近傍の点と微分方向の比較を行
い、その変化量が一定値以下、且つ、微分強度が一定値
以上の点を“１”、それ以外の点を“０”として、図５
に示すように画像を２値化処理する。
い、その変化量が一定値以下、且つ、微分強度が一定値
以上の点を“１”、それ以外の点を“０”として、図５
に示すように画像を２値化処理する。
【００１６】（２ｃ）小さな“０”の領域をシェイジン
グ領域の欠けとして、その穴埋め処理を行う。
グ領域の欠けとして、その穴埋め処理を行う。
【００１７】（２ｄ）また、小さな“１”の領域をノイ
ズとして、図６に示すように除去（“０”化）する。
ズとして、図６に示すように除去（“０”化）する。
【００１８】（３）シェイジング領域の抽出（Ｓ６〜Ｓ
１０） （３ａ）次に、上記抽出したシェイジング領域候補とス
テップ状エッジを重ね合わせる。
１０） （３ａ）次に、上記抽出したシェイジング領域候補とス
テップ状エッジを重ね合わせる。
【００１９】（３ｂ）シェイジング領域候補に対して、
図７に示すように縮小処理を複数回（ここでは４回）行
う。このとき“１”の画素を削除していくが、ステップ
状エッジと重なっている“１”の画素は削除しない。
図７に示すように縮小処理を複数回（ここでは４回）行
う。このとき“１”の画素を削除していくが、ステップ
状エッジと重なっている“１”の画素は削除しない。
【００２０】（３ｃ）一定値以下の面積を持つ“１”の
領域は、図８に示すように除去する。
領域は、図８に示すように除去する。
【００２１】（３ｄ）残りの“１”の領域に対し、膨張
処理を施して元に戻す。すなわち、この膨張処理で
“１”化される画素は上記（２）の処理以前の画素と一
致させる。
処理を施して元に戻す。すなわち、この膨張処理で
“１”化される画素は上記（２）の処理以前の画素と一
致させる。
【００２２】（４）最後に、ステップ状エッジ（微分強
度が一定値以上）で分割されるシェイジング領域のう
ち、一定値以下のステップ状エッジはシェイジング領域
の一部として削除するが、基本的には図９に示すように
シェイジング領域はステップ状エッジで分離する。
度が一定値以上）で分割されるシェイジング領域のう
ち、一定値以下のステップ状エッジはシェイジング領域
の一部として削除するが、基本的には図９に示すように
シェイジング領域はステップ状エッジで分離する。
【００２３】以上の（１）〜（４）の処理によって、シ
ェイジング領域は主に曲面上に現れ、平面上には余り検
出されない。したがって、シェイジング領域を検出する
ことにより曲面の存在の可能性も明らかになり、シェイ
ジング領域間のステレオ視などによって、その曲面形状
も知ることができる。
ェイジング領域は主に曲面上に現れ、平面上には余り検
出されない。したがって、シェイジング領域を検出する
ことにより曲面の存在の可能性も明らかになり、シェイ
ジング領域間のステレオ視などによって、その曲面形状
も知ることができる。
【００２４】このように、一定値以上の微分値を有し、
その微分方向の変化量が近傍の点との間で一定値以下
で、向きも同じである点の連結領域のうち、一定以上の
大きさを有するものをシェイジング領域として容易に抽
出することができ、またその曲面形状の認識も容易であ
る。
その微分方向の変化量が近傍の点との間で一定値以下
で、向きも同じである点の連結領域のうち、一定以上の
大きさを有するものをシェイジング領域として容易に抽
出することができ、またその曲面形状の認識も容易であ
る。
【００２５】本来、微分法は画像の明るさが急変するス
テップ状のエッジを微分値の大きな部分として検出する
ために利用されているが、本実施例のように微分方向の
変化を調べることにより、画像の明るさが緩やかに変化
するシェイジング領域の抽出も可能となる。
テップ状のエッジを微分値の大きな部分として検出する
ために利用されているが、本実施例のように微分方向の
変化を調べることにより、画像の明るさが緩やかに変化
するシェイジング領域の抽出も可能となる。
【００２６】ここで、上述の微分方向は、図１０に示す
近傍画素に対して、ＳＸ＝ｈ−ｂ，ＳＹ＝ｆ−ｄとした
とき、次式で表わされる明るさの勾配方向である。
近傍画素に対して、ＳＸ＝ｈ−ｂ，ＳＹ＝ｆ−ｄとした
とき、次式で表わされる明るさの勾配方向である。
【００２７】ｔａｎ-1（ＳＹ／ＳＸ） また、微分強度は、次式で表わされる。
【００２８】
【数１】
【００２９】穴埋め処理は、図１１に示すように、欠け
の部分を周囲と同じ状態にすることである。
の部分を周囲と同じ状態にすることである。
【００３０】縮小処理を４回行うのは、物によっては１
回でも５回以上でも良いが、１回で縮小できる画素は近
傍の１画素だけなので、複数回繰り返して行わないと図
７に示すような状態までノイズを減らすことができない
ためである。なお、図中の点線部分はステップ状エッジ
部分を示し、黒部分はシェイジング領域を示している。
回でも５回以上でも良いが、１回で縮小できる画素は近
傍の１画素だけなので、複数回繰り返して行わないと図
７に示すような状態までノイズを減らすことができない
ためである。なお、図中の点線部分はステップ状エッジ
部分を示し、黒部分はシェイジング領域を示している。
【００３１】また、膨張処理は、図１２に示すように縮
小されたものをノイズを除去しつつ元に戻すために行わ
れるものである。
小されたものをノイズを除去しつつ元に戻すために行わ
れるものである。
【００３２】なお、本発明は車載用カメラを初め、外界
を認識してそのデータを基に各種の作業を行う機器類に
適用することができ、また工場の生産ライン等で稼働す
るロボットの制御機器などにも応用することができる。
を認識してそのデータを基に各種の作業を行う機器類に
適用することができ、また工場の生産ライン等で稼働す
るロボットの制御機器などにも応用することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、微分方
向の変化を利用して画像分析を行うようにしたため、容
易にシェイジング領域を検出することができ、曲面形状
の認識も容易であるという効果がある。
向の変化を利用して画像分析を行うようにしたため、容
易にシェイジング領域を検出することができ、曲面形状
の認識も容易であるという効果がある。
【図１】 本発明に係る画像解析方法を示す工程図
【図２】 原画像を示す図
【図３】 ステップ状エッジを示す図
【図４】 微分方向を示す図
【図５】 微分強度による閾値処理後を示す図
【図６】 穴埋め及びノイズ除去処理後を示す図
【図７】 縮小処理後を示す図
【図８】 小領域削除処理後を示す図
【図９】 シェイジング領域を示す図
【図１０】 近傍画素を示す説明図
【図１１】 穴埋め処理の一例を示す説明図
【図１２】 ノイズ除去の一例を示す説明図
１ 物体 ２ 物体
フロントページの続き (72)発明者 高城 英誌 茨城県つくば市春日２−21−13 つくば プラザ503 (72)発明者 石山 豊 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社 技術研究所 内 審査官 加藤 恵一 (56)参考文献 特開 昭62−154077（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 1/00,7/00,9/20
Claims (4)
- 【請求項１】 原画像から微分法を用いた閾値処理によ
り物体のステップ状エッジを抽出する工程と、画像各点
の微分方向の変化から物体のシェイジング領域候補を抽
出する工程と、シェイジング領域候補を前記抽出したス
テップ状エッジで求まる領域を分割する輪郭線と比較し
分離して、前記物体のシェイジング領域を抽出する工程
を有していることを特徴とする画像解析方法。 - 【請求項２】 シェイジング領域候補を抽出する工程
は、微分処理により画像各点の微分強度と微分方向を計
算し、その微分方向の変化量が近傍の点との間で一定値
以下で、且つ、その微分強度により画像を２値化した
後、微分強度が小さく且つ小さな領域の穴埋め処理を行
うとともに、微分強度が大きく且つ小さな領域の除去処
理を行うことを特徴とする請求項１記載の画像解析方
法。 - 【請求項３】 シェイジング領域を抽出する工程は、シ
ェイジング候補領域とステップ状エッジで求まる領域を
分割する輪郭線を重ね合わせ、シェイジング候補領域に
対してステップ状エッジで求まる領域を分割する輪郭線
と重なっている画素を除く微分強度の大きな画素の削除
による縮小処理を行った後、一定値以下の面積で微分強
度の大きな領域を除去するとともに、残りの微分強度の
大きな領域に対して膨張処理を行うことを特徴とする請
求項１または２記載の画像解析方法。 - 【請求項４】 シェイジング領域からその領域の曲面形
状を検出することを特徴とする請求項１ないし３何れか
記載の画像解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234148A JP3051936B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 画像解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234148A JP3051936B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 画像解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079019A JPH1079019A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3051936B2 true JP3051936B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=16966405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8234148A Expired - Fee Related JP3051936B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 画像解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051936B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10133511A1 (de) * | 2001-07-10 | 2003-01-30 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Erkennung des Öffnungszustands einer Fahrzeugtür |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP8234148A patent/JP3051936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1079019A (ja) | 1998-03-24 |
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