JP3566016B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、濃淡画像について、2値化処理とラベリング処理を行う画像処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来技術は、例えば特開平5−17415号公報に記載のように、2値化処理(しきい値処理)と等価テーブル法を同時に実行することで処理時間の短縮を図っている。図10はこの従来技術を示すフローチャートである。
【0003】
まず、ラスタ走査順に画像データを読み出し、2値化処理用しきい値より小さければ背景である”0”となり(ステップ15)、”0”はそのまま画像データと同じ2次元配列をもつラベル登録テーブルに登録する(ステップ16)。一方、2値化処理用しきい値より大きければ対象Pとみなし、図11のように、着目画素の周辺8画素のうち、上の3画素と左横1画素の計4個の画素Bのラベル登録データの値を調べ、以下の処理を行う。ここでラベルは”1”から”K−1”まで付けられているとする。
【0004】
▲1▼隣接4画素B全てが”0(背景)”のとき、着目画素Pの新ラベル番号Kを付ける(ステップ17)。
【0005】
▲2▼隣接4画素Bに”0”の画素を除いて1種類のラベル番号Jがついている場合、着目画素Pにラベル番号Jを付ける(ステップ18)。
【0006】
▲3▼隣接4画素Bに”0”の画素を除いて2種類のラベル番号IとJ(I<Jとする)が付いている場合、着目画素PにIを付けるとともに、等価テーブルに、IとJが同じ連結成分を表すラベルであることを記録する(ステップ19)。
【0007】
以上の結果例を図12に、等価テーブルの結果例を図13に各々示す。図13において、ライン6までは上記処理▲1▼と▲2▼で新しいラベルが発生するだけであるが、ライン7のときラベル2と3は同じ連結成分であることが判明したので、等価テーブルの内容が3であるラベルを2に書き換える(図10、ステップ20、21)。以上が1回目の走査で、2回目の走査ではライン7の等価テーブル(図13)の内容に従って、1回目の走査で登録したラベル3をラベル2に書き換える。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、着目画素について2値化するための画像データ読み出しと複合ラベル番号の登録が各々1回必要である。また、着目画素のラベル付けの際、近傍8画素(図11)のうち上の3画素と左隣1画素の計4画素読み出す必要がある。これは、1つのラベル付けのため、都合6画素の外部メモリ(2値化用画像データ読み出し:1画素、ラベル番号登録:1画素、ラベル番号比較用読み出し:4画素)とアクセスする必要がある。このため、外部メモリとのアクセス回数が多い従来の方法では、CPUの処理ステップが多いため、処理時間がかかる欠点がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(a)1フレーム内の予め定めるウィンドウ内におけるラスタ走査順に、各着目画素毎の対象物の画像データを、各ライン毎に走査方向に、予め定めるしきい値と比較して、2値化処理する手段と、
(b)2値化処理手段の出力に応答し、その2値化処理した結果を、各ライン毎の開始座標および終了座標から成る座標、ならびに開始座標および終了座標間の長さを有するランレングス情報として登録し、ライン単位ランレングステーブルを作成する手段と、
(c)ライン単位でラベル付けを行うラベル付け手段であって、
(c1)着目ラインの各前記長さの前記座標を、1ライン前の前ラインの前記長さの前記座標と比較として、前記座標の大小関係から、着目ラインの各前記長さが、前ラインの前記長さと、連結関係があるかどうかを、各前記長さ毎に、
条件(1):前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの開始座標未満である場合、連結関係がないと判断し、
条件(2):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標未満であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標以下である場合、連結関係があると判断し、
条件(3):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標未満であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標を超える場合、連結があると判断し、
条件(4):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標以上であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標以下である場合、連結があると判断し、
条件(5):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標以上であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標を超える場合、連結があると判断し、
条件(6):前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標を超える場合、連結がないと判断し、
前記着目ラインの最初の前記長さに関して、条件(1)および条件(6)による判断の後、その着目ラインの次の前記長さに関して、条件(1)〜条件(6)に関して判断し、
前記着目ラインの最初の前記長さに関して、条件(2)および条件(4)による判断の後、その着目ラインの次の前記長さに関して、条件(4)〜条件(6)に関して判断し、
前記着目ラインの最初の前記長さに関して、条件(3)および条件(5)による判断の後、その着目ラインの次の前記長さに関して、条件(1)〜条件(3)に関して判断し、
さらに、連結関係があるとき、各着目ライン毎の前記各長さのラベル数を登録する連結関係判断手段と、
(c2)連結関係判断手段の出力に応答し、連結がない場合、着目ラインの前記長さに、新たなラベル番号を付けて、前記ラベル単位ランレングステーブルに、登録する第1登録手段と、
(c3)連結関係判断手段の出力に応答し、前記連結がある場合、着目ラインの1箇所に連結があるとき、着目ラインの前記長さに、前ラインの連結がある前記長さが有するラベル番号と同一のラベル番号を付けて登録する第2登録手段と、
(c4)連結関係判断手段の出力に応答し、前記連結がある場合、着目ラインの複数箇所に連結があるとき、
その着目ラインの前記長さに、前記走査方向に最初の連結を有する前ラインの前記長さのラベル番号aと同一のラベル番号aを付けて登録するとともに、
前ラインの前記最初の連結を有する前記長さに後続する前記長さのラベル番号bを、前記最初の連結を有するラベル番号aと同一のラベル番号に変更して登録する第3登録手段とを有するラベル付け手段と、
(d)第1〜第3登録手段の出力に応答し、各ラベル番号毎に、前記長さを加算してラベル単位の各面積を求める加算手段とを含むことを特徴とする画像処理装置である。
これによってCPUの処理ステップを減少させ、処理時間を短縮させることができるものである。
【0010】
本発明では、このラベル番号を登録する際、ランレングス表現の中の長さをラベル単位面積に加算することで面積計測も同時に行う。
また本発明は、加算手段の出力に応答し、ラベル単位の各面積を加算して対象物総面積を求める手段をさらに含むことを特徴とする。
【0011】
以上、2値化、ラベル付け、面積計測を同時に行うことと、画像データの読み出し及び、ラベル付けの登録回数を少なくすることで、CPUの処理ステップを減少させ、処理時間の短縮を図る。
【0012】
【発明の実施の態様】
図1〜9を用いて本発明の一実施例を説明する。
【0013】
図1は、画像処理装置1のブロック図で、CCDカメラ2はCCD面上に結像した像を電気信号に変換する電荷結合素子を有している。A/D変換器3はCCDカメラ2からの映像信号をデジタル信号に変換する変換器、カメラ・表示コントローラ4はCCDカメラ2から取り込んだ画像データをフレームメモリ6やモニタ11に出力するタイミングを制御するLSIである。D/A変換器5はカメラ・表示コントローラ4からの画像データをアナログ信号に変換する変換器、フレームメモリ6はCCD2から取り込んだ映像信号をA/D変換器3でデジタル変換した画像データを記憶するメモリである。CPU7は画像処理の演算、画像処理演算用条件の登録、及び装置1全体をコントロールし、ROM9はCPU7の実行用プログラムを格納している。RAM8はCPU7で設定した画像処理演算用条件を記憶、及び画像処理の演算結果を記憶するメモリである。
【0014】
図2は本実施例の概略動作を示すフローチャートであり、図3は2値化とラングレス作成の詳細を示すフローチャートである。
【0015】
本実施例では、まずI/O10から計測開始指示があると、CCDカメラ2から取り込んだ撮像信号をA/D変換器3でデジタル信号に変換した後、フレームメモリ6に画像データとして転送する。CPU7は、フレームメモリ6の画像データで予め設定した計測対象領域(以下、ウインドウ)について、ラスタ走査順に従い画像データを読み出し、着目画素の画像データと予め設定したしきい値と比較し、大きければ対象、小さければ背景とみなす(図2ステップ1、図3ステップ4)。
【0016】
計測対象の場合、対象の長さを計測するラベル長さカウンタをインクリメントし(図3ステップ5)、ラベル長さカウンタが”1”であれば対象開始とみなし、着目画素の横座標を開始座標として、RAM8のライン単位ランレングステーブルに登録する(ステップ6)。ライン単位ラングレステーブルの例を図7に示す。
【0017】
一方、背景の場合、ラベルカウンタが”0”以外であれば対象の終了と判断し(ステップ7)、着目画素の左横画素の座標を終了座標、及びラベル長さカウンタを対象の長さとして各々RAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録し(ステップ8、9)、また同時に対象物総面積に長さを加算しRAM8に登録する(ステップ10)。この後、ライン別ラベル数をインクリメント、ラベルカウンタを”0”クリアし(ステップ11、12)、RAM8に登録する。
【0018】
以上の2値化処理、及びランレングス表現作成を1ライン終了まで繰り返す(図2ステップ1)。次に、1ライン単位でラベル付けを行うが、着目ラインで計測対象が存在し(着目ラインのライン別ラベル数が正)、且つ前ラインに計測対象が存在しない(着目ラインのライン別ラベル数が”0”)場合、着目ラインは全て新ラベル番号となる(図2ステップ2)。図2のステップ2の詳細は図4に示され、新ラベル番号をRAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録し(ステップ13)、ライン単位ランレングステーブル(図7)の長さをラベル単位面積としてRAM8のラベル単位面積テーブルに登録する(ステップ14)。
【0019】
また、図2において、着目ラインで計測対象が存在し(着目ラインのライン別ラベル数が正)、且つ前ラインに計測対象が存在する場合(着目ラインのライン別ラベル数が正)、着目ライン対象物の範囲(開始座標、終了座標)と前ライン対象物の範囲(開始座標、終了座標)の大小関係から、ステップ3では、図5の対象範囲比較テーブル、及び図6の前ラインと連結関係に記載するように6つの条件に処理が分かれる。
【0020】
▲1▼着目ライン終了座標<前ライン開始座標の場合(前ラインと連結無、図5▲1▼、図6▲1▼)
図5▲1▼A欄参照;
着目画素に登録するラベル番号(図5、A)は、前回比較した条件が前ラインの対象物と連結がない場合(図5▲1▼または▲6▼に図示)、新ラベル番号をRAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録する。同時にライン単位ランレングステーブル(図7)の長さを今回登録した新ラベル番号に該当するラベル単位面積としてRAM8のラベル単位面積テーブル(図8)に登録する。
【0021】
図6▲1▼参照;
前回比較した条件が前ラインの対象物と連結のある場合(▲3▼または▲5▼)、着目画素のラベル番号は既に登録済みである。また、前ラインの対象物と連結がないため、前ラインの複数の対象物と連結する可能性はない。
【0022】
図5▲1▼B欄参照;
次の比較は(図5、B)、着目ラインの終了座標が前ラインの終了座標より小さいため、ライン単位ランレングステーブル(図7)において、着目ライン側のライン単位ラベルをインクリメントした範囲データと、前ライン側の現ライン単位ラベル番号の範囲データ間で行う。また、次の比較条件は▲1▼〜▲6▼のいずれかである。
【0023】
(2)着目ライン開始座標<前ライン開始座標 & 着目ライン終了座標≦前ライン終了座標(前ラインと連結有り、図5(2)、図6(2))
図5(2)A欄参照;着目画素に登録するラベル(図5、A)は、前回比較した条件が前ラインの対象物と連結がない場合((1)または(6))、前ラインの対象物と同じラベル番号をRAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録する。同時にライン単位ランレングステーブル(図7)の長さを今回登録したラベル番号に該当するラベル単位面積に加算してRAM8のラベル単位面積テーブル(図8)に登録する。
【0024】
図6▲2▼参照;前回比較した条件が前ラインの対象物と連結のある場合(▲3▼または▲5▼)、着目画素のラベル番号は既に登録済みである。また、同図B欄のように、前回比較した条件が前ラインの対象物と連結ある場合は(▲3▼または▲5▼)、前ラインの複数対象物と連結することが着目ラインで判明したため、等価テーブル(図9)に今回比較の前ライン対象物とその左横の対象物が連結していること、すなわち図6▲2▼B欄のようにラベル番号bを、aに変更して登録する。
【0025】
図5▲2▼B欄参照;
次の比較は(図5、B)、着目ラインの終了座標が前ラインの終了座標より小さいため、ライン単位ランレングステーブル(図7)において、着目ライン側のライン単位ラベルをインクリメントした範囲データと、前ライン側の現ライン単位の範囲データ間で行う。また、次の比較条件は▲4▼、▲5▼、▲6▼のいずれかである。
【0026】
(3)着目ライン開始座標<前ライン開始座標 & 着目ライン終了座標>前ライン終了座標(前ラインと連結有り図5(3)、図6(3))
図5(3)A欄参照;着目画素に登録するラベル(図5、A)は、前回比較した条件が前ラインの対象物と連結がない場合((1)または(6))、前ラインの対象物と同じラベル番号をRAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録する。また、ライン単位ランレングステーブル(図7)の長さを今回登録したラベル番号に該当するラベル単位面積に加算してRAM8のラベル単位面積テーブル(図8)に登録する。
【0027】
図6▲3▼参照;前回比較した条件が前ラインの対象物と連結のある場合、着目画素のラベル番号は既に登録済みである。また、同図B欄のように、前回比較した条件が前ラインの対象物と連結ある場合(▲3▼または▲5▼)、前ラインの複数対象物と連結することが着目ラインで判明したため、等価テーブル(図9)に今回比較の前ライン対象物とその左横の対象物が連結していること、すなわち図6▲3▼Bのようにラベル番号bを、aに変更して登録する。
【0028】
図5▲3▼B欄参照;
次の比較は(図5、B)、着目ラインの終了座標が前ラインの終了座標より大きいため、ライン単位ランレングステーブル(図7)において、前ライン側のライン単位ラベルをインクリメントした範囲データと、着目ライン側の現ライン単位の範囲データ間で行う。また、次の比較条件は▲1▼、▲2▼、▲3▼のいずれかである。
【0029】
(4)着目ライン開始座標≧前ライン開始座標 & 着目ライン終了座標≦前ライン終了座標(前ラインと連結有り、図5(4)、図6(4))
図5(4)A参照;着目画素に登録するラベル(図5、A)は、着目ラインの対象物が前ラインの対象物の範囲内(開始座標が大きく終了座標が小さい)のため、前ラインの対象物と同じラベル番号をRAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録する。また、ライン単位ランレングステーブル(図7)の長さを今回登録したラベル番号に該当するラベル単位面積に加算してRAM8のラベル単位面積テーブル(図8)に登録する。
【0030】
図6▲4▼参照;
着目ラインの対象物が前ラインの対象物の範囲内より、前ラインの複数対象物と連結することはない。
【0031】
図5▲4▼B欄参照;
次の比較は(図5、B)、着目ラインの終了座標が前ラインの終了座標より小さいため、ライン単位ランレングステーブル(図7)において、着目ライン側のライン単位ラベルをインクリメントした範囲データと、前ライン側の現ライン単位の範囲データ間で行う。また、次の比較条件は▲4▼、▲5▼、▲6▼のいずれかである。
【0032】
(5)着目ライン開始座標≧前ライン開始座標 & 着目ライン終了座標>前ライン終了座標(前ラインと連結有り、図5(5)、図5(5))
図5(5)A欄参照;着目画素に登録するラベル(図5、A)は、着目ラインの対象物の開始座標が前ラインの開始座標より大きいため、前ラインの対象物と同じラベル番号をRAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録する。また、ライン単位ランレングステーブル(図7)の長さを今回登録したラベル番号に該当するラベル単位面積に加算してRAM8のラベル単位面積テーブル(図8)に登録する。
【0033】
図6▲5▼参照;
なお、この場合、開始座標、終了座標ともに前ラインの対象物より着目ラインの対象物のほうが大きいため、前ラインの複数対象物と連結か否かは今回の比較では不明である(次回以降の比較で判明)。
【0034】
図5▲5▼B欄参照;
次の比較は(図5、B)、着目ラインの終了座標が前ラインの終了座標より大きいため、ライン単位ランレングステーブル(図7)において、前ライン側のライン単位ラベルをインクリメントした範囲データと、着目ライン側の現ライン単位の範囲データ間で行う。また、次の比較条件は▲1▼、▲2▼、▲3▼のいずれかである。
【0035】
▲6▼着目ライン終了座標>前ライン終了座標(前ラインと連結無し、図5▲6▼、図6▲6▼)
図5▲6▼A欄参照;
着目画素に登録するラベル番号(図5、A)は、前ラインの対象物が最終なら、新ラベル番号をRAM8のライン単位ランレングステーブル(図7)に登録し、同時にライン単位ランレングステーブル(図7)の長さを今回登録した新ラベル番号に該当するラベル単位面積としてRAM8のラベル単位面積テーブル(図8)に登録する。しかし、前ラインの対象物が最終でないなら次回以降の比較で登録する。なお、この場合、図6▲6▼に示すように、前ラインの対象物と連結がないため、前ラインの複数の対象物と連結する可能性はない。
【0036】
図5▲6▼B欄参照;
次の比較は(図5、B)、着目ラインの終了座標が前ラインの終了座標より大きいため、ライン単位ランレングステーブル(図7)において、前ライン側のライン単位ラベルをインクリメントした範囲データと、着目ライン側の現ライン単位ラベル番号の範囲データ間で行う。また、次の比較条件は▲1▼〜▲6▼のいずれかである。
【0037】
以上、全ラインについて、2値化処理、ラベル付け、面積計測を行った後、図9の等価テーブルに従い、ライン単位ランレングステーブル(図7)のラベル番号、ライン単位面積テーブル(図8)の書き換えを終了する。
【0038】
このように、ラベル付けの基本となるデータは、対象物の連続性という性質から開始座標・終了座標・長さで表現するため、従来技術のような取込み画像と同じ2次元配列に比べメモリ使用容量が少なく、2値化画像処理で最も良く使用するラベル単位面積と対象物総面積を同時に計測するため、別に面積計測用処理が不要なため、CPUの処理ステップが減少でき、処理時間の短縮となる。
【0039】
【発明の効果】
以上より、本発明の画像処理装置によれば、大容量の画像データの読み出しを最小の1回に抑え、ランレングス表現にもとづいた2値化処理、ラベル付け、面積計測を同時に行うことで、CPUの処理ステップを減少させ、処理時間が短縮でき、生産性の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す画像処理装置のブロック構成図である。
【図2】本発明の一実施例の概略処理を説明するフローチャートである。
【図3】2値化及びランレングス表現の作成を説明するフローチャートである。
【図4】新ラベル付けの動作を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の一実施例において使用される対象物範囲比較テーブルを模式的に示す図である。
【図6】前ラインとの連結状態を説明する図である。
【図7】本発明の一実施例において使用されるライン単位ランレングステーブルの構成例を示す図である。
【図8】本発明の一実施例において使用されるラベル単位面積テーブルの構成例を示す図である。
【図9】本発明の一実施例において使用される等価テーブルの構成例を示す図である。
【図10】従来例における動作を説明するフローチャートである。
【図11】従来例におけるラベル比較の隣接点を説明する図である。
【図12】従来例において使用されたラベル登録テーブルを模式的に示図である。
【図13】従来例において使用された等価テーブルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
1 画像処理装置
2 CCDカメラ
3 A/D変換器
4 カメラ・表示コントローラ
5 D/A変換器
6 フレームメモリ
7 CPU
8 RAM
9 ROM
10 I/O
11 モニタ
Claims (2)
- (a)1フレーム内の予め定めるウィンドウ内におけるラスタ走査順に、各着目画素毎の対象物の画像データを、各ライン毎に走査方向に、予め定めるしきい値と比較して、2値化処理する手段と、
(b)2値化処理手段の出力に応答し、その2値化処理した結果を、各ライン毎の開始座標および終了座標から成る座標、ならびに開始座標および終了座標間の長さを有するランレングス情報として登録し、ライン単位ランレングステーブルを作成する手段と、
(c)ライン単位でラベル付けを行うラベル付け手段であって、
(c1)着目ラインの各前記長さの前記座標を、1ライン前の前ラインの前記長さの前記座標と比較として、前記座標の大小関係から、着目ラインの各前記長さが、前ラインの前記長さと、連結関係があるかどうかを、各前記長さ毎に、
条件(1):前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの開始座標未満である場合、連結関係がないと判断し、
条件(2):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標未満であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標以下である場合、連結関係があると判断し、
条件(3):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標未満であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標を超える場合、連結があると判断し、
条件(4):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標以上であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標以下である場合、連結があると判断し、
条件(5):前記着目ラインの開始座標が、前記前ラインの開始座標以上であり、かつ前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標を超える場合、連結があると判断し、
条件(6):前記着目ラインの終了座標が、前記前ラインの終了座標を超える場合、連結がないと判断し、
前記着目ラインの最初の前記長さに関して、条件(1)および条件(6)による判断の後、その着目ラインの次の前記長さに関して、条件(1)〜条件(6)に関して判断し、
前記着目ラインの最初の前記長さに関して、条件(2)および条件(4)による判断の後、その着目ラインの次の前記長さに関して、条件(4)〜条件(6)に関して判断し、
前記着目ラインの最初の前記長さに関して、条件(3)および条件(5)による判断の後、その着目ラインの次の前記長さに関して、条件(1)〜条件(3)に関して判断し、
さらに、連結関係があるとき、各着目ライン毎の前記各長さのラベル数を登録する連結関係判断手段と、
(c2)連結関係判断手段の出力に応答し、連結がない場合、着目ラインの前記長さに、新たなラベル番号を付けて、前記ラベル単位ランレングステーブルに、登録する第1登録手段と、
(c3)連結関係判断手段の出力に応答し、前記連結がある場合、着目ラインの1箇所に連結があるとき、着目ラインの前記長さに、前ラインの連結がある前記長さが有するラベル番号と同一のラベル番号を付けて登録する第2登録手段と、
(c4)連結関係判断手段の出力に応答し、前記連結がある場合、着目ラインの複数箇所に連結があるとき、
その着目ラインの前記長さに、前記走査方向に最初の連結を有する前ラインの前記長さのラベル番号aと同一のラベル番号aを付けて登録するとともに、
前ラインの前記最初の連結を有する前記長さに後続する前記長さのラベル番号bを、前記最初の連結を有するラベル番号aと同一のラベル番号に変更して登録する第3登録手段とを有するラベル付け手段と、
(d)第1〜第3登録手段の出力に応答し、各ラベル番号毎に、前記長さを加算してラベル単位の各面積を求める加算手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。 - 加算手段の出力に応答し、ラベル単位の各面積を加算して対象物総面積を求める手段をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
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