JP3346849B2 - カラー画像の領域分割方法 - Google Patents
カラー画像の領域分割方法Info
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Description
方法に係り、特に、印刷製板の画像データ処理に際し
て、画像中の各物体に対応する特定領域の抽出(いわゆ
る切り抜き)や、領域選択型の色調修正、あるいは、画
像を構造的に記述し、例えばデータ圧縮等に利用する構
造抽出符号化等に用いるのに好適な、カラー画像の領域
分割方法に関するものである。
表的なものの1つとして、色空間上でのクラスタリング
手法がある。
素を色空間(例えばRGB色空間)に写像し、その空間
上でのクラスタ重心からの距離に応じて設定したクラス
タ境界を用いたクラスタリングにより、各画素の分類及
び1、2、3等のラベル付けを行い、画像平面に逆写像
することにより領域分割画像を得て、領域分割を行う方
法である。
域の画素が、色空間上で常に特定の場所に局在している
場合には旨く領域分割ができるが、実際の画像ではそう
でない場合も多い。従って、同一領域であるにもかかわ
らず、複数の領域に分割されたり、異なる領域が1つの
領域と見做されたり、単独で用いるには問題の多い手法
であった。
くなされたもので、画像の色空間上での分布のモデルに
基づき、従来法とは全く異った観点から、新しいクラス
タリング手法を提供することを目的とする。
領域分割に際して、CMY表色系で表される入力画像信
号を、L*u*v*信号に変換し、物体の反射モデルから
推定されるL*u*v*信号で表される色空間上での分布
の特徴を、「黒」から「物体色」を通り「白」へと至る
楕円曲線としてモデル化し、該楕円曲線を区別するパラ
メータ空間上へ各画素を写像することにより、同一領域
の画素同士が特定の場所に局在するような分布を得、そ
の空間上でクラスタリングを行うことにより、前記目的
を達成したものである。
照明光を当て、反射光を適切なレンズ系に通し、二次元
平面にマッピングすることによって撮影が行われる。
ち、つまり、同一の色を持っていて、照明光と物体表面
の角度と視点の位置の関係により、様々なグラデーショ
ンが生じる。しかし、このグラデーションは、色空間上
である種の曲線に沿って変化する。何故ならば、影にな
り照明光が届かない部分は黒くなり、物体の表面に対し
て、照明光が入射したときの入射角で決まる出射角と物
体への視線が近い物体表面の領域では、多くの場合鏡面
反射状態となり、いわゆるキャッチライトの場所とな
る。この部分は、照明光がある反射率で全ての波長の光
が反射するので、照明光と同じ“白”となり、その中間
の部分は物体表面が拡散反射をし、視線角度に対し反射
率が分布を持つので、同一領域(同一物体)の画素は、
色空間(例えばL*u *v *空間)上では、図2のよう
に、黒→物体色→白という曲線上に集中して分布する傾
向があると考えられ、実際にもそのように分布している
ことが確認できる。ここで、L*は明度、u *v *平面
内でL*軸からの距離は彩度、回転角は色相を表わす。
楕円体を屈曲させたようなバナナ状の分布が、図3に示
す如く、領域の数(物体の数)だけ複数存在することに
なる。
考慮されていないため、図4に破線で示す如く、同一領
域(物体)であるにもかかわらず、複数の領域に分割さ
れたり、図5に破線で示す如く、異なる領域(物体)が
1つの領域と見做されたりすることがあり、従来のクラ
スタリング手法は、領域分割法としては不完全なもので
あった。
き、各領域に対応した複数の屈曲楕円体状分布を分離す
るようにクラスタリングを行って、従来法の問題点を解
決している。
て詳細に説明する。
*v *空間)上の「黒」を表わす点Aと、「白」を表わ
す点Bを通る曲線群を考える。すると、任意の画素は、
色空間上で1点として表わされるが、それは必ず曲線群
の中の1つの曲線に属する。即ち、1つの画素に対して
1つの曲線が対応する。
十分であるので、各画素を二次元のパラメータ空間上の
1点にマッピングして表現できる。この曲線群として、
図7のように、点Aと点Bを通る半楕円の集合を考え、
明度軸上の原点の位置を印刷画像のL*の範囲の中点L
0に移動する。
る面は一意的に決まるので、半楕円曲線群は、この交点
の(u *、v *)座標値(μ、ν)によってパラメータ
化することができる。
写影操作によって、L=0平面上にマッピングすること
ができる。
図8のようになっているとき、このようなマッピングに
よって、(μ、ν)平面上では、図9のような分布にな
り、領域毎に局在した分布を得ることができる。このよ
うにして、特徴空間にマッピングしておいてから、通常
のクラスタリング手法を用いることによって、効率の良
い領域分割が行える。
細に説明する。
に示す如く、色空間変換部10と、特徴空間への変換部
20と、領域分割部30とを含んでいる。
例えばCMY信号をL*u *v *信号に変換する。ここ
でCMY表色系において、Cはシアン、Mはマゼンタ、
Yはイエローを表し、この3色の濃度成分により色を表
現するものである。CMYからXYZ座標系の3刺激値
XYZ、同XYZからL*u *v *への変換は確立され
ており、CMYからXYZへの変換は、次のノイゲバウ
アーの式によって定義される。ここでXw 等は印刷物カ
ラーパッチの測定値をもとに決められた係数である。
網点面積率であり、Y、Zもこれと同様な式となる。
次式で定義される(高木幹雄、下田陽久監修「画像解析
ハンドブック」東京大学出版会の107頁−108頁参
照)。
源下における完全拡散白色面についての(X、Y、Z)
の値であり、標準光源C(色温度6774K)の場合、
(X0 、Y0 、Z0 )=(98.072、100.0
0、118.225)である。
表色系を用いているが、L*a *b*表色系等、他の色
空間でも「黒→物体色→白」を通るような適当な曲線群
を考えることにより、同等の効果が期待できる。
u *、v *)を領域分割に適した特徴空間上の点(L、
μ、ν)に変換する。図11から、変換式は代数幾何学
的に求まり、以下のようになる。
ンプリングを行って、各画素に対する(μ、ν)の値か
らトレーニングデータを作り、ISODATA(Itera
tiveSelf Organizing Data Analysis Techniques
)法により二次元のクラスタリングを行う(高木幹
雄、下田陽久監修「画像解析ハンドブック」東京大学出
版会の648頁−651頁参照)。
適当なクラスタを与え、そのメンバを組替えて少しずつ
「より良いクラスタ」を求めていくもので、非階層的ク
ラスタリング(再配置法)を代表する手法として、古く
から知られた手法である。
す。
100で、再配置の収束条件、微小クラスタ、孤立デー
タの判定条件、分裂・融合の分岐条件等のパラメータを
設定する。
の重心を決定する。例えば、初期クラスタの数を1とし
て全平均を用いることができる。
配置法を実施する。具体的には、まずステップ104
で、各データとクラスタ重心との距離を計算し、それぞ
れのデータを、距離が最小となるクラスタに配置する。
次いでステップ106に進み、再配置されたクラスタ内
で、各クラスタの重心を再計算して修正する。次いで、
ステップ108に進み、各データとクラスタ重心の距離
の平均が、再配置・重心の修正の結果、変化しなけれ
ば、収束したと見做し、それ以外はステップ104に戻
って繰返す。
データの数が著しく少ない微小クラスタと、他のクラス
タから著しく離れた孤立データを、以後のクラスタリン
グから除外する。
心間の距離の最小値が、ある閾値以上あり、且つ、クラ
スタの分散の最大値が、ある閾値以下であるとき、クラ
スタリングは収束したとして、終了する。それ以外はス
テップ114及び/又は116に進む。
値以下である場合には、ステップ114に進んで、その
クラスタ対を統合し、新しいクラスタ重心を計算する。
値以上である場合には、ステップ116に進んで、クラ
スタ分散の最大値が閾値以下になるまでクラスタを分裂
させ、新しいクラスタ重心を計算する。
16による分裂が終了した後、再びステップ104に戻
って、処理を繰返す。
ラスタ分割(クラスタ境界を破線で示す)と、クラスタ
代表点1、2、3(○印で示す)が得られる。
々の代表点1、2、3が、図14に示す如く、領域を代
表する半楕円1本に相当するので、このように分割を行
った後、各画素がどの半楕円に属するかを判断し、ラベ
ル付けを行って、領域分割を終了する。
体の反射モデルから推定される色空間上での分布の特徴
を「黒」から「物体色」を通り「白」へ至る楕円曲線と
してモデル化し、楕円曲線を区別するパラメータ空間上
でクラスタリングを行っているため、同一領域の画素
は、パラメータ空間上では特定の場所に局在し易くな
り、その結果、従来法と比較して、より良い領域分割を
行うことが可能となる。
を説明する線図
空間上における一物体の物体色の分布の一例を示す線図
の分布の例を示す線図
例をL*u *v *空間上に示した線図
図
の、L*u *v *空間上の「黒」を表わす点と、「白」
を表わす点を通る曲線群を示す線図
を示す線図
ν)平面上での分布を示す線図
構成を示すブロック線図
ている変換式を説明するための線図
次元クラスタリング手法の一例を説明するための流れ図
ラスタ代表点を示す線図
空間上の領域を示す線図
Claims (1)
- 【請求項1】CMY表色系で表される入力画像信号を、
L*u*v*信号に変換し、 物体の反射モデルから推定されるL*u*v*信号で表さ
れる色空間上での分布の特徴を、「黒」から「物体色」
を通り「白」へと至る楕円曲線としてモデル化し、 該楕円曲線を区別するパラメータ空間上へ各画素を写像
することにより、同一領域の画素同士が特定の場所に局
在するような分布を得、 その空間上でクラスタリングを行うことを特徴とするカ
ラー画像の領域分割方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23069293A JP3346849B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | カラー画像の領域分割方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23069293A JP3346849B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | カラー画像の領域分割方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0785284A JPH0785284A (ja) | 1995-03-31 |
JP3346849B2 true JP3346849B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=16911821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23069293A Expired - Fee Related JP3346849B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | カラー画像の領域分割方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3346849B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5381944B2 (ja) * | 2010-09-21 | 2014-01-08 | 株式会社デンソーウェーブ | 光学的情報読取装置 |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP23069293A patent/JP3346849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
会津昌夫外2名,色空間分布モデルに基づく物体領域抽出,電子情報通信学会技術研究報告,1993年 3月18日,Vol.92,No.519,pp.17−23 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0785284A (ja) | 1995-03-31 |
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