JP3533232B2 - 図形閉領域抽出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、図形処理装置における
図形閉領域抽出方法に関し、例えば地形図上の道路のよ
うな領域を面（閉領域、閉図形）として認識する場合に
適用でき、既に輪郭線が折線ベクトルで入力されている
地形図上の道路等を複数の閉領域の集合として編集する
のに好適な図形閉領域抽出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地形図上の道路等の要素を面の属性を持
つ閉領域の集合として編集することは、地形図上の任意
の地点を指定した際に、指定点が地形図上のどの領域に
含まれているかを判定するために必要である。従来の方
法によれば、図形処理装置において上記のような領域の
認識を行うために、認識しようとする領域に対して人手
により閉領域を定義して入力する方法で行っていた。例
えば図２において、地形図21上の道路領域を面として認
識しようとする場合、拡大図22に示すように、面認識し
ようとする道路面に対し、操作者がｆ１〜ｆ７の閉領域
に分割して定義し、各閉領域の閉図形ベクトルを手入力
していた。一方、地形図上の道路等に対して、輪郭線の
みを開図形ベクトルで入力することについては、図形処
理装置においてイメ−ジスキャナ等の図面入力装置で地
形図を入力し、入力した画像図面上の道路等の輪郭線を
追跡してベクトル化する方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような人手によ
る入力方法では、操作にかなりの時間を要し、大量の図
面に対してこの方法で入力することは非常に効率の悪い
ものであった。また、輪郭線を追跡してベクトル化する
方法は、地図の中でも四方を道路などで囲まれた閉領域
（例えば、図２の斜線部）の切り出しには有効である
が、道路等の開領域を、閉領域の集合として認識しよう
とする場合、上記のように輪郭線のみを開図形ベクトル
として入力した後に、必要な領域を人手により閉領域に
変換する必要があった。

【０００４】本発明の目的は、既に折線ベクトルとして
輪郭線が入力されている地形図上の道路等の領域に対
し、折線ベクトルを使って閉じた領域を形成しない開領
域を閉領域の集合として定義する図形閉領域抽出方法を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本願発明は図１のように、まず道路を道路面ａと交
差点ｂに分類する。この道路は、道路上の点からみる
と、折線ベクトルによって閉じた領域となっていない開
領域である。道路面ａに関しては、操作者がこの領域の
内側の一点を指示するだけで、図形処理装置が自動的に
この領域に含まれる折線ベクトル（図１のＣ）を切り出
し、両端には隠線ベクトル（図１の拡大部の点線）を生
成し、折線ベクトルと隠線ベクトルをからなる閉領域ベ
クトルとして切りだして出力する。交差点ｂに関して
は、道路面ａの閉領域編集時に発生する隠線ベクトルを
用いて閉領域とみなすことができる。従って、開折線の
一方の端点から順次図形を選択し、反対側の端点に達す
るまでに選択された開折線を閉領域ベクトルに編集する
ことにより、すべての道路面を面（閉領域）の集合とし
て定義する事ができる。

【０００６】上記抽出方法を実現する図形処理装置は、
図形デ−タ格納手段と、座標入力手段と、図形デ−タを
表示する表示手段と、図形デ−タの操作を行う図形操作
処理手段とを備える。図形操作処理手段はプログラムに
よってソフト的に実現でき、大きく分けて、個別編集部
と一括編集部に分かれる。個別編集部には、操作者の指
示した認識開始点から折線ベクトルを抽出する追跡対象
図形抽出部と、追跡点が閉領域に含まれるか判定する平
行判定部と、追跡する次の制御点を求める次点検索部
と、閉領域となる端点を求める追跡終点検出部と、切り
出された折線ベクトルと端点同士を結んだ隠線で囲まれ
る閉領域を出力する閉図形処理部とを備える。また一括
編集部には、図面中の処理対象図形を抽出する処理対象
図形抽出部と、開折線の端点から順次開折線を追跡して
いく閉領域構成図形抽出部と、図面領域枠に達した場合
に角を生成する角生成部と、追跡された開図形を編集す
る閉図形処理部を設ける。これらの各部もプログラム言
語を用いてソフトウェア的に実現する事ができる。

【０００７】

【作用】上記手段により、図形操作処理手段は、まず図
面上の道路面に対しては個別編集部によって閉領域化処
理を行い、その後に残りの交差点等の領域に対して一括
編集を行う。

【０００８】(1)個別編集部の動作 個別編集部の追跡対象図形抽出部では、折線ベクトルと
して輪郭線が入力されている道路等の領域に対し、操作
者が編集したい領域の内側を座標入力デバイス等で指示
すると、該入力点より所定領域を設定し、該所定領域内
の図形の中で指定位置から最も近い折線ベクトルを抽出
する。次に、取り出された折線ベクトルより、該入力点
方向に対角線が所定道路幅以内に含まれる図形の中で、
最も指定位置に近い折線ベクトルを抽出する。このよう
にして２つの折線ベクトルが抽出される。平行判定部は
これら２つの折線ベクトルにおいて、それぞれの追跡開
始点と追跡方向上にある次の制御点とを結び、両ベクト
ルの角度差を求める。その角度差が所定平行余裕角度以
下であり、また次制御点間の距離が所定限界幅以下の場
合、追跡開始点から次制御点までの両ベクトルは平行で
あると判定し、制御点の座標情報を取得する。平行と判
定されない場合は、追跡開始点に戻り反対方向の追跡に
移る。次点検索部で上記の平行判定部の次制御点を求め
る。追跡が折線ベクトルの端点に達した際には、その端
点座標と同座標を持つ折線ベクトルを検索し、次の制御
点を求める。追跡終点検出部では、追跡の結果に平行で
ないと判定された場合、閉領域の切断面としての端点の
位置を設定し、その結果未追跡となった部分を別折線ベ
クトルとして出力する。閉図形処理部では、以上の部に
より取り出された２つの折線ベクトルと、それぞれの端
点を結んだ２線分（隠線）とをグル−プ化し、面属性を
付与して出力する。以上のように個別編集部では、操作
者が認識開始点を入力するだけで閉領域を効率良く生成
することができる。

【０００９】(2)一括編集部の動作 一括編集部の処理対象図形抽出部では、図面中の処理対
象図形要素を抽出する。処理対象図形要素とは、個別編
集部で閉領域処理されなかった開折線、個別編集部で発
生した隠線ベクトルのことである。閉領域構成図形抽出
部では、処理対象図形抽出部で抽出された図形要素の中
で、最も最後に描かれた図形要素に注目し、その一方の
端点座標と同座標値を端点に持つ図形要素を選択図形要
素の中から抽出する。抽出された図形要素のもう一方の
端点から同様に検索を行い、処理開始図形のもう一方の
端点に達するまでに検索された図形要素を閉領域構成図
形要素とする。検索の結果図面領域枠に達した場合は、
処理開始図形のもう一方の端点から同様に追跡し、再び
図面領域枠に達した場合は図面領域枠上に隠線ベクトル
を生成する。角生成部では、閉領域構成図形抽出部にお
ける追跡で隠線ベクトルを生成する際に、図面領域枠上
の２点のｘ，ｙ座標が共に異なる場合に、図面領域枠の
角に合わせた隠線ベクトルを生成する。閉図形処理部で
は、上記の部により抽出された閉領域構成図形要素と、
生成された隠線ベクトルとをグル−プ化し、面の属性を
付加して出力する。一括編集部では、処理対象図形抽出
部で抽出された全ての図形について同様に閉図形グル−
プ化を行うことで、図面内の全ての交差点領域を効率良
く閉図形に生成することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。本実施例では、地図上の道路を切り出す
例をもとに説明するが、本願発明はこれに限定されるも
のではない。図３は本発明の一実施例にかかる図形処理
装置の構成を示すブロック図である。

【００１１】データメモリ３には、地図上の図形要素で
ある道路の輪郭線があらかじめ図形データとして折線ベ
クトルで入力されている。また、このデータメモリ３に
は本図形処理装置で求める各種データ（制御点、座標値
データなど）を格納する。図形操作処理部２は、大きく
分けて個別編集部と一括編集部の２つのプログラムが含
まれる。個別編集部には、追跡対象図形抽出部31、平行
判定部32、次点検索部33、追跡終点検出部34、閉図形処
理部35を備える。一括編集部には処理対象図形抽出部3
6、閉領域構成図形抽出部37、角生成部38、閉図形処理
部39を備える。これら各部31〜39はプログラムによって
ソフト的に実現することができる。中央処理装置１は、
図形操作処理部２のプログラムを実行して図形閉領域抽
出処理を行う。座標入力デバイス４は、例えばマウスや
ライトペンなどのように目的とする座標を指定できるも
のである。表示装置５は図形デ−タを表示するもので、
例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイである。

【００１２】次に図４の処理フロ−に基づき、図形閉領
域抽出処理の概要を説明する。閉図形編集を行おうとす
る地形図を示す折線ベクトルをデータメモリ３から読み
だし、道路のうち交差点やＴ字路等を除く部分（図２で
いうとｆ１、ｆ２、ｆ４、ｆ６、ｆ７）を、個別編集部
で閉図形化処理する(ステップ41)。全道路についてこの
閉図形の編集が終わるまでこれを繰り返す(ステップ4
2)。全部終了したら、つぎに個別編集部によって閉図形
化できないもの及び交差点領域（図２でいうとｆ３、ｆ
５）については、一括編集部により閉図形化処理を行い
(ステップ43)、全道路領域の閉図形化処理が終了する。

【００１３】次に個別編集部の詳細な動作を図５のフロ
−チャ−トに基づいて説明する。個別編集部のプログラ
ムを起動すると、まず追跡対象図形抽出部31が動作す
る。図７はこの動作を説明する図である。追跡対象図形
抽出部31は、操作者に対して認識開始点の入力要求を行
う(ステップ51)。操作者は座標入力デバイス４を用い、
図７のＳ点のように閉図形として抽出したい領域の内側
を示す座標を指定する。中央処理装置１は、入力点Ｓの
座標デ−タから追跡対象ベクトル抽出を行う(ステップ5
2)。まず、入力点Ｓを中心に、検索幅Ｌの矩形領域を設
定し、その領域内に含まれる折線ベクトルをデ−タメモ
リ３から選択する。この検索幅Ｌは地図の縮尺に応じて
任意に定めれば良い。次に、選択された図形の中から、
図７(1)に示すように入力点Ｓの最も近くに存在する折
線ベクトルを図形要素Ａとして抽出する。次に、図形要
素Ａから入力点Ｓの方向に、対角線が限界道路幅Ｗとな
る範囲を設定し、この範囲に含まれる折線ベクトルをデ
−タメモリ３から選択し、図７(2)に示すように図形要
素Ｂとして抽出する。次に図７(3)に示すように図形要
素Ａ、Ｂの追跡をするための追跡基準点を定める。これ
は図形要素Ａ、Ｂ上で入力点Ｓに最も近い点とする。次
に図形要素Ａ、Ｂについて追跡方向を同一に設定し、追
跡基点から追跡方向上の最初の制御点をそれぞれ追跡次
点とする。ここで制御点とは、折線ベクトルの構成点で
ある。

【００１４】上記の処理により抽出された図形要素Ａ、
図形要素Ｂは、平行判定部32により制御点を順次切り出
していく。第８図は、平行判定部の動作を説明するため
の図である。追跡方向に追跡次点が存在すると判定され
たとき(ステップ53)、図形要素Ａ、Ｂそれぞれについ
て、追跡基点と追跡次点を結ぶ線分を考え、２本の線分
のなす角θを求める(ステップ54)。同時に、図形要素
Ａ、Ｂ間の距離を道路幅ｈとして求める。求めたθと平
行余裕角α、及び求めたｈと限界道路幅Ｗとの関係か
ら、以下のように処理を行う。 (1) θ≦α かつ ０＜ｈ＜Ｗの場合 図形要素Ａ、Ｂにおいて、追跡基点から追跡次点までの
区間が平行であると判定し、それぞれの追跡次点を閉図
形構成点としてデータメモリ３に登録する。そして、追
跡次点を次の判定時の追跡基点とし、ステップ55に進み
追跡方向に次点検索を行う（次点検索部については後述
する）。 (2) (1)の条件を満たさない場合 図形要素Ａ、Ｂにおいて、追跡基点から追跡次点までの
区間が平行でないと判定し、ステップ56において追跡終
点検出処理を行い（追跡終点検出部については後述す
る。）、終点を閉図形構成点としてデータメモリ３に登
録する。ステップ57の判定でその追跡が一回目であれ
ば、追跡方向を逆にし、逆方向の追跡処理を行う(ステ
ップ58)。

【００１５】次に次点検出部33によって、平行判定部32
で設定された新たな追跡基点に対して、新しい追跡次点
を求める。図９は、次点検索部33の動作の一例を説明す
る図である。新しい追跡基点が図９(1)に示すように図
形要素の端点でない場合、新しい追跡基点から追跡方向
に進めた制御点を求め、これを追跡次点とする。新しい
追跡基点が図９(2)に示すように図形要素の端点である
場合、端点座標を含む領域91で図形メモリから折線ベク
トルを選択し、選択された図形の中から検索対象座標を
端点に持つ図形要素を抽出する。抽出された図形要素の
中で、前回追跡した図形要素92でない図形要素93を新し
い追跡対象図形要素とし、検索対象座標と同値である端
点を新しい追跡基点、隣の制御点を新しい追跡次点と
し、その方向を追跡方向とする。抽出された図形要素が
追跡中の図形要素のみであった場合は、追跡終点検出処
理を行い、終点を閉図形構成点として制御点登録部に登
録する。その追跡が一回目であれば、逆方向の追跡処理
を行う。なお、対象図形が複数存在する場合はエラ−と
する。

【００１６】次に、追跡終点検出部34によって、平行判
定部で平行であると判定されなかった追跡区間に対し
て、閉領域の終点を生成する処理を行う(ステップ56)。
図１０は、図形閉領域抽出処理の追跡終点抽出部の一例
を説明する説明図である。まず、図形要素Ａの追跡基点
ｑ０より、図形要素Ｂの追跡基点ｐ０とその１つ前の制
御点ｐ１を結ぶ直線に垂線を降ろし、交点をｐ２とす
る。そしてｐ０とｐ２の位置関係により以下の処理を行
う。 (1) ｐ０とｐ２の距離がＷ×σ以内の場合（σ＞１） 図形要素Ａ、Ｂそれぞれの追跡基点をそのまま追跡終点
とする。 (2) (1)を満たさず、かつｐ２が線分ｐ０ｐ１上にない
場合 図形要素Ａの追跡終点は、ｐ０から図形要素Ａに降ろし
た点を用いる。図形要素Ｂの追跡終点は、ｐ０を用い
る。 (3) (1)を満たさず、かつｐ２が線分ｐ０ｐ１上にある
場合 図形要素Ａの追跡終点は、図形要素Ａの追跡基点を用い
る。図形要素Ｂの追跡終点はｐ２を用いる。追跡終点の
生成のため未追跡となった部分は、開折線の図形要素と
して出力し、元の図形要素を消去する。

【００１７】次に閉図形処理部35により、上記の処理で
抽出された折線ベクトルを、閉図形にグル−プ化する処
理を行う(ステップ59)。図11は、図形閉領域抽出処理の
閉図形処理部の一例を説明する説明図である。２度目の
平行判定部の処理が終了し追跡終点が生成されると、中
央処理装置は閉領域の両側の端点となっている追跡終点
をそれぞれ結びあわせ、隠線ベクトルを生成する。隠線
ベクトルは、道路ベクトルとは別の板面に生成され、図
面上に表示されないようにする。中央処理装置は、抽出
した折線ベクトルと、生成した隠線ベクトルとをグル−
プ化し、これらによって囲まれる「面」に属性を付加し
て出力する。

【００１８】以上のようにして、道路のうち交差点やＴ
字路等を除く部分を閉領域として抽出するわけである
が、次に一括編集部にて交差点部など抽出を行う。この
動作を図６のフロ−チャ−トに基づいて説明する。一括
編集部のプログラムを起動させると、まず処理対象図形
抽出部36が動作する。ステップ61において、図面全体の
中で個別編集部によって閉図形編集処理がなされなかっ
た折線ベクトル、および生成された隠線ベクトルを全て
抽出する。図12は、処理対象図形抽出部によって抽出さ
れる開図形ベクトルについて説明する説明図である。ス
テップ62に進み、抽出する図形要素の中で、最も最後に
描かれたものの図形番号ｎを記憶しておく。

【００１９】図13は、図形閉領域抽出処理の閉領域構成
図形抽出部37の動作の一例を説明する説明図である。ス
テップ63において、処理対象図形抽出部によって抽出さ
れた開図形ベクトルのうち、図形番号ｎの図形要素につ
いて、下側の端点Ｐ１を注目点とする。ステップ64で中
央処理装置は、処理対象図形抽出部によって抽出された
図形のうち、図形番号ｎ以外でｐ１と同座標の端点を持
つ図形を検索する。検索された図形要素に対し、ステッ
プ65においてもう一方の端点Ｐ３を注目点とし、同様に
図形検索を行う。検索結果が以下の状態になるまで繰り
返す。 (1) 131のように、注目点が検索開始図形要素のもう一
方の端点Ｐ２に戻る。 (2)図面領域枠上で途切れる場合（誤差範囲Ｌ）、ステ
ップ66で注目点をもう一方の端点Ｐ２とし、同様に図形
検索を行う。そして 132のように、再び検索結果が図面
領域枠上に達した場合は、ステップ67において図面領域
枠上の２点を隠線ベクトルで結ぶ。その際、133のよう
に、２点のｘ，ｙ座標が共に異なる場合は、ステップ68
において角生成を行う。（角生成部については後述す
る。） (3)、(2)以外の状態で図形要素の検索が行えなくなった
場合はエラ−とする。

【００２０】図14は、角生成部38について説明した説明
図である。まず、図面領域枠上の２点がどの辺上にある
か調べる。２点が隣合う辺上にある場合(141)は、図面
領域枠の２辺によってなされる角を制御点とする折線
を、隠線ベクトルとして生成する。２点が向かいあう辺
上にある場合（142）は、図面領域枠の２角を制御点と
し、距離が短くなる方の折線を隠線ベクトルとする。

【００２１】ステップ69に進み中央処理装置は、閉図形
処理部39によって、上記の処理において抽出された閉領
域構成図形、および隠線ベクトルをグル−プ化し、
「面」の属性を付加して出力する。ステップ70におい
て、閉図形グル−プ化された開図形を、処理対象図形抽
出部36によって抽出された図形群から消去する。さらに
ステップ71において、残りの図形要素中、最も最後に描
かれたものの図形番号をｎとする。

【００２２】一括処理部は、以上のような処理を、処理
対象図形抽出部によって抽出された図形要素が無くなる
まで、閉図形編集を行う。

【００２３】以上、本発明を実施例に基づき、具体的に
説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能
であることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、図
形閉領域抽出処理において、あらかじめ境界線のみを折
線ベクトルで入力しておき、そのベクトルに対して閉図
形編集を行うことが可能である。この方法によれば、閉
領域として認識したい場所に初めから閉図形を入力しな
ければならない従来方法に比べて効率良く行うことがで
きる。特に、大量の図面及び広範囲に渡って処理を行う
場合に有効な手段となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理対象の一例である道路面と交差点
面の説明図。

【図２】従来技術の説明図。

【図３】本発明の実施例にかかる図形処理装置の構成を
示すブロック図。

【図４】実施例の処理全体を示すフロ−チャ−ト。

【図５】個別編集部の動作を説明するフロ−チャ−ト。

【図６】一括編集部の動作を説明するフロ−チャ−ト。

【図７】追跡対象図形抽出処理の一例を示す説明図。

【図８】平行判定部の動作を説明する図。

【図９】次点検索処理の動作を説明する図。

【図１０】追跡終点検出処理の動作を説明する図。

【図１１】閉図形処理の動作を説明する図。

【図１２】処理対象図形抽出部で抽出される開図形の説
明図。

【図１３】閉領域構成図形の抽出例を示す図。

【図１４】角生成部の動作を示す図。

【符号の簡単な説明】

１…中央処理装置、２…図形編集処理部、３…デ−タメ
モリ、４…座標入力デバイス、５…表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 孝幸 神奈川県川崎市幸区鹿島田890番地の12 株式会社 日立製作所 情報システム 事業部内 (72)発明者 大場 雅浩 神奈川県川崎市幸区鹿島田890番地の12 株式会社 日立製作所 情報システム 事業部内 (72)発明者 末永 裕之 福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目１番82 号 九州電力 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−19687（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−3083（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−81432（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−141782（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−152670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−33668（ＪＰ，Ａ) 金子他，地形図からの道路抽出法，電 子通信学会総合全国大会講演論文集，電 子通信学会，1981年 ４月，分冊５, 1080，ｐ．５−56 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/00 - 7/60 G06T 11/60 300 G06K 9/20 H04N 1/40 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】図面に記載された複数の折線ベクトルによ
   って表現された図形の開領域を、複数の閉領域の図形の
   集合として編集して出力する図形処理装置において、以
   下の1)から5)までの手順を含む事を特徴とする図形閉領
   域抽出方法 1) 前記開領域のうち、操作者によって指示された点に
   最も近い第１の折線ベクトルを抽出し、選択された前記
   第１の折線ベクトルから前記指示された点の方向に、対
   角線が予め記憶装置に記憶された限界道路幅となる道路
   幅範囲を設定し、設定された前記道路幅範囲に含まれる
   第２の折線ベクトルを抽出して、前記第１の折線ベクト
   ルおよび前記第２の折線ベクトルからなる２本の折線ベ
   クトルを選択し、 2) 選択された２本の折線ベクトルが実質的に平行でな
   くなるまで折線ベクトルを切り出し、切りだされた折線
   ベクトルを隠線ベクトルでつなぐ事によって閉領域を出
   力し、 3) 前記1)と2)の手順をくり返し、 4) 3)の処理によって切り出さなかった領域について
   は、その領域にある折線ベクトルと、上記2)の手順で定
   義した隠線を用いて閉領域を定義して出力し、 5) 3)の処理によって切り出さなかったそれぞれの領域
   について、4)の手順を繰り返す。
2. 【請求項２】前記2)の手順は、前記２本の折線ベクトル
   上であって、前記指示された点に最も近い点を追跡起点
   と設定し、前記追跡起点から予め定められた追跡方向上
   の最初の制御点を追跡次点とすることにより、前記折線
   ベクトルを切り出す請求項１の図形閉領域抽出方法。
3. 【請求項３】前記2)の手順は、２本の折線ベクトルのな
   す角θを求め、このθがあらかじめ定められた範囲内に
   ある場合に平行でないとする請求項２の図形閉領域抽出
   方法。
4. 【請求項４】前記4)において、切り出し対象の領域が図
   面領域枠に接する場合、該図面領域枠に沿って隠線ベク
   トルを設けて閉領域を定義する請求項３の図形閉領域抽
   出方法。