JP5566158B2 - 画像処理方法、画像処理装置、及びプログラム - Google Patents
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Description
角点2:連続する点と点との距離がある閾値より大きい場合の両端の点
変曲点:連続するベクトルの外積の符号が変化する点
座標点列の抽出処理として、例えば、特許文献2のような手法が開示されている。この手法によれば注目画素とその近傍画素の状態に基づいて、水平方向及び垂直方向の画素間ベクトルを検出し、これら画素間ベクトル同士の接続状態を判別して、画素間ベクトルの接続状態から画像データの座標点列を抽出するように動作する。画素の中心位置ではなく、画素の縁単位に座標点列を抽出することにより、1画素幅の細線に対しても有為な幅を持たせることが出来る座標点列抽出法である。
・抽出ルールに考慮漏れがあると、例えば図1(a)の画像を入力した場合に、図1(b)に示したようにアンカ点として抽出すべき点が抽出されない場合が発生する
・アンカ点の削減を考慮していないため、図1(c)のごとくに過剰に抽出しデータ量が大きくなる場合がある
・精度を上げようとすると参照する辺の数に比例して抽出ルールが増えてしまい、処理が複雑になる
・パターンマッチングのルールが簡素化でき、実装を容易とすることができる
・簡素なルールでアンカ点を抽出することで、取り漏らしを減らし、ベクトル化の精度を向上することができる
・近傍で隣接するアンカ点を比較し、優先順位を考慮することで削減を行うことで、必要なアンカ点を残しつつデータ量が削減できる
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
以下、CPU7上で実行されるプログラムにより本願発明を実現する処理手順を、図3のブロック図と図4のフローチャートを用いて説明する。
図11は、CPU7によって実行される、着目点判定処理の詳細な処理フローである。まずS1221で着目点の端点判定を行う。端点は図13(a)に示したように開輪郭の着目座標点Piに対し、前、もしくは後に座標点が存在しない点である。端点と判定された場合は、S1222に遷移し、その着目点Pi自身の座標と、「端点」という属性を保持し、処理を終える。
以上まででS122の着目点Pi自身のアンカ点候補判定は終えた。次に着目辺PiPi+1上にアンカ点候補を取るべきか否かを判定するS123に移る。ここで、着目辺とは着目点Piと、その次に存在する座標点Pi+1を結ぶ辺を指す。ここでアンカ点候補が抽出された場合は、その座標は着目辺上となるためS110で抽出した座標点列PiPi+1の間に書き加える。図12はその詳細な処理フローである。
次に抽出したアンカ点候補情報に基づいてS130でアンカ点決定処理を行う。ここで、S120においてアンカ点候補として抽出された座標点列をQj(j=1,2,…m)と呼称する。そして着目点Qjに対し、その前後の近傍の座標点Qj−2、Qj−1、Qj+1、Qj+2を参照点とする。そして、その参照点のうちいずれかにS120において抽出したアンカ点候補が2つ以上あった場合、各アンカ点候補の属性に応じて削減するか否かを決定する。またここでいう削減とは、S120でアンカ点候補として抽出した座標における属性を削除し、アンカ点候補ではない座標点の状態に戻すことを指す。ただし、属性「頂点」と「直線保持点」においては、S120で辺上に新たに書き加えた点であるので、削減する場合は元のS110で抽出した座標点列の状態に戻すために、属性だけでなく、その座標も削減することとする。
S135ではアンカ点候補の削減処理を行う。すなわち、アンカ点候補が有する属性を削除することにより、アンカ点候補としての座標点を削減している。図15は、CPU7によって実行される削減処理の詳細なフローである。まずS1351では、着目アンカ点候補Qjの属性が「変曲点」か否かを判定する。着目アンカ点候補Qjの属性が「変曲点」であった場合、S1352へ遷移し、着目アンカ点候補Qjの属性を削除し、処理を終える。着目アンカ点候補Qjの属性が「変曲点」でなかった場合、S1353へ遷移する。S1353では、着目アンカ点候補Qjの属性が「屈曲点」か否かを判定する。着目アンカ点候補Qjの属性が「屈曲点」であった場合、S1354へ遷移し、参照点内のアンカ点候補が、当該着目アンカ点候補Qjに隣接する参照点Qj−1、Qj+1か否かを判定する。そして参照点Qj−1、Qj+1がアンカ点候補であった場合はS1355へ遷移し、着目アンカ点候補Qjの属性を削除して処理を終える。アンカ点の候補が隣接しない座標点であった場合はそのまま処理を終える。S1353にて着目アンカ点候補Qjの属性が「屈曲点」でなかった場合、S1356へ遷移する。
ここで、各アンカ点候補属性の目的と優先順位の理由について説明する。まず、「端点」は開輪郭における始端、及び終端を意味し、先にも述べたとおり近似処理を終えた後この点を基準に各座標点列をつなぎ合わせるので、削減は行わず、また優先順位の比較対象外とする。
次にS140、S150で行うコントロール点決定処理について説明する。この処理では特許文献1で開示されている手法を適用することができる。すなわち、図16に示すように、コントロール点c1、c2間を結ぶ線分c1c2は、アンカ点a1、a2を結ぶ線分a1a2と平行であると仮定する。そして線分a1a2から最も距離が離れた座標点列上の点Pfと線分a1a2との距離をDf、線分a1a2と線分c1c2との距離をDcとすると、Dc=4/3Dfの関係が成り立つゆえ、線分c1c2が一意に定まる。そして、アンカ点a1、a2における接線をそれぞれ決定し、接線方向と線分c1c2との交点をコントロール点c1、c2として一意に定める。このとき各アンカ点における接線方向は、S140の、接線方向決定処理によって行う。接線方向は3次ベジェ曲線で近似する上で、曲率を司る。このため各アンカ点において、アンカ点間で区切られた区間の座標点形状を鑑みて接線方向を決定する必要がある。本発明においてはこの接線方向の決定に、アンカ点候補情報抽出時に得た属性を利用して簡易に行うことを実現している。ここで、S130のアンカ点決定処理で得た座標点列をRk(k=1,2,…l)とし、座標点列追跡方向と逆方向の座標点をRk−1、Rk−2…とし、座標点列追跡方向と順方向の座標点をRk+1、Rk+2…と呼称することとする。
図17は、CPU7によって実行される、S140で行われる接線方向決定処理の詳細なフローである。まずS141で接線方向を決定する対象となるアンカ点の属性を参照し、属性が「直線保持点」、もしくは「折点」であるか否かを判定する。アンカ点の属性が「直線保持点」、もしくは「折点」であった場合には、S142へ遷移し、それぞれ図18(c)、図18(b)で示したように、隣接する座標点Rk−1、Rk+1の方向を接線方向とし、処理を終える。S141にて属性が「直線保持点」、もしくは「折点」でなかった場合にはS143へ遷移する。S143では、属性が「変曲点」であるか否かを判定する。属性が「変曲点」であった場合には、S144へ遷移し、図18(f)で示したように、アンカ点Rkの前後2点先の座標点Rk−2、Rk+2を結ぶ直線の傾きを求め、求めた傾きの平均を算出する。このとき傾きの平均は、閾値T6以内とする誤差の範囲内(第一の誤差)であっても良い。そして算出した傾きの平均に基づき、互いに向きが逆行する方向を接線方向とし、処理を終える。このとき互いの向きは正確に180度(すなわち、それぞれの接線が正反対の方向を向いている)としてもよいし、閾値T7以内とする誤差の範囲内(第二の誤差)であっても良い。。またここで言う閾値T6、T7の一例としてはT6=0.1、T7=1.0等を定義しうる。S143にて属性が「変曲点」でなかった場合にはS145へ遷移する。S145では接線方向を決定する対象となるアンカ点の前後二点先の座標点Rk−2、Rk+2の方向を接線方向とし、処理を終える。以上の処理により、図3における接線方向決定手段1400を実現している。
ここで、各属性における接線方向について説明する。まず「折点」は入力画像の座標点列の角張った部分を表現するため、「折点」前後の近似区間で直交するように接線方向を取るのが好ましい。このことから、図18(b)に示したように「折点」に隣接する座標点の方向をそれぞれ接線方向とすれば接線方向を直交とすることができ、角張った表現が可能となる。
以上まででアンカ点における接線方向の決定ができた。次にS150でコントロール点座標算出処理を行う。ここではまず、アンカ点で分割された区間における座標点列に対し、アンカ点間を結ぶ線分a1a2から最も距離が離れた座標点Pfを検索する。そして検出した座標点Pfと線分a1a2までの距離Dfを求める。この距離Dfに基づき、線分a1a2に平行であり、かつ線分a1a2から距離Dc=4/3×Df離れた線分c1c2を導出する。そして導出した線分c1c2に対し、S140で決定した各アンカ点の接線方向との交点をコントロール点として決定する。このとき、アンカ点a1、a2間に他の座標点が存在しない、二つのアンカ点の接線方向が互いに逆行している、もしくは線分a1a2の長さを距離Dfで除算した値が閾値T5以下である場合、該当区間は直線部であるとしコントロール点は出力しない。本実施形態において閾値T5=30とする。以上の処理により、図3におけるコントロール点座標算出手段1500を実現している。また、S140とS150とによりコントロール点座標決定手段300を実現している。
実施形態1では、アンカ点決定処理において、着目アンカ点候補の前後の座標点二点以内に他のアンカ点候補が存在した場合に削減処理を行った。しかし、アンカ点候補に含まれる座標点数が3点以上離れている場合は、例え冗長なアンカ点候補が存在した場合でも削減することはできない。そこで本実施形態では、隣接するアンカ点候補の優先順位を比較し、その上で削減処理を行う。また、アンカ点候補同士を比較して削減を行った場合、削減した結果をアンカ点候補情報に上書きし、上書きした結果における隣接アンカ点候補を再度判定していくこととしている。このことにより、より広い範囲での削減処理が可能となり、データ量の削減に寄与することができる。
実施形態1では、アンカ点候補情報抽出処理において、前ステップで抽出した座標点列に対して図9に示したように追跡を行い、アンカ点候補情報を抽出した。こうした場合、「変曲点」や「屈曲点」のように角度の変化を用いて抽出を行う属性は、座標点列の角度を算出する必要があることから、図20(a)に示したように、一点おきに判定を行うようにしている。
実施形態1では、アンカ点候補情報抽出処理において、アンカ点決定処理における優先順位の高いものから順番に抽出を行い、抽出したアンカ点候補は一意に決定された属性を保持していた。しかし、複数の属性の性質を持つ点の場合、重複して属性を保持してもよい。例えば、「屈曲点」と「変曲点」の属性を有する場合は優先順位を上げ、接線方向は「変曲点」の場合と同様とする、などその重複属性の組み合わせによって優先順位や接線方向の取り方を変えることで、さらに精度の高いベクトル化を実現することができる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (14)
- 予め定められた複数の抽出ルールおよび画像データの輪郭を表現する座標点列に基づき、アンカ点候補の座標と当該アンカ点候補の属性とを決定するアンカ点候補情報決定手段と、
前記アンカ点候補のそれぞれに着目し、着目しているアンカ点候補の属性を、当該着目しているアンカ点候補の隣のアンカ点候補の属性と比較し、当該着目しているアンカ点候補の属性が、当該隣のアンカ点候補の属性よりも優先順位の劣る属性であると判定された場合、当該着目されているアンカ点候補を削減することによりアンカ点を決定するアンカ点決定手段と、
前記アンカ点決定手段により決定されたアンカ点と前記座標点列とに基づいて、コントロール点座標を決定するコントロール点座標決定手段と、
前記決定されたアンカ点の座標と前記コントロール点座標とを含む情報を出力するデータ出力手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記アンカ点候補情報決定手段により決定されるアンカ点候補の属性の種類は、
前記座標点列において前記アンカ点候補が角張った部分を表現する点であることを示す折点、
前記座標点列において前記アンカ点候補が直線部分を表現する点であることを示す直線保持点、
前記座標点列において前記アンカ点候補がエッジもしくは曲線の極値点を表現することを示す頂点、
前記アンカ点候補が、当該アンカ点候補の前後で、前記座標点列に基づいて構成される線分の角度が所定の値以上の変化を伴う点であることを示す屈曲点、及び
前記アンカ点候補が、前記座標点列に基づいて構成される線分の傾き変化量の符号が入れ替わる点であることを示す変曲点、のうち少なくとも2つを含むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記アンカ点決定手段は、
前記アンカ点候補のそれぞれに着目し、着目しているアンカ点候補の属性が、当該着目しているアンカ点候補の両隣のアンカ点候補の属性よりも優先順位の劣る属性である場合に、当該着目しているアンカ点候補を削減することによりアンカ点を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。 - 前記アンカ点決定手段は、
前記アンカ点候補のそれぞれに着目し、着目しているアンカ点候補の属性が、当該着目しているアンカ点候補の前後2つずつの隣接したアンカ点候補の属性よりも優先順位の劣る属性である場合に、当該着目しているアンカ点候補を削減することによりアンカ点を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 前記アンカ点決定手段は、着目アンカ点候補の優先順位、前記着目アンカ点候補の次のアンカ点候補の優先順位、および前記着目アンカ点候補と前記次のアンカ点候補とによって分割される区間の座標点列に基づき、前記着目アンカ点候補が削減されるべきか否かを決定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記アンカ点決定手段は、削減を行った結果において隣接するアンカ点候補同士の属性を比較し、予め定めた属性の優先順位に基づいてアンカ点候補を削減し、アンカ点を決定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記アンカ点候補情報決定手段は、
アンカ点候補と当該アンカ点候補の前後の隣接した座標点とによって形成される2つの辺の長さがともに所定の長さ以上であり、かつ、前記2つの辺の方向が水平方向から垂直方向もしくは垂直方向から水平方向に変化する場合に、前記アンカ点候補の属性を折点とし、
近傍の辺よりも一定の値以上の長さを有する辺の端点から所定の距離だけ離れた位置にあるアンカ点候補の属性を直線保持点とし、
前記座標点列により構成される線分の前後の辺にてそれぞれの方向が逆行している場合に、当該線分の中点に位置するアンカ点候補の属性を頂点とし、
アンカ点候補と当該アンカ点候補から2点分の離れた距離に位置する座標点とによって成される2つの線分が成す角が所定の値以上である場合に、当該アンカ点候補の属性を屈曲点とし、
アンカ点候補と複数の座標点とにより構成される複数の線分の傾き変化量の符号が入れ替わる場合に、前記アンカ点候補の属性を変曲点とする
ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 前記アンカ点決定手段は、前記アンカ点候補の優先順位を前記属性に基づいて、高いものから折点、直線保持点、頂点、屈曲点、変曲点とすることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記アンカ点候補情報決定手段は、前記アンカ点候補の属性に加え、前記座標点列の始端もしくは終端となる端点を抽出し、前記端点は削減の対象外とすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- スキャナを用いて画像を入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段により入力された画像から画像データの輪郭を表現する座標点列を生成する座標点列決定手段と
を更に有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 前記アンカ点決定手段は、
前記アンカ点候補のそれぞれに着目し、着目しているアンカ点候補の属性を、当該着目しているアンカ点候補の前後2つずつの隣接したアンカ点候補の属性と比較し、
当該着目しているアンカ点候補の属性が、当該前後2つずつの隣接したアンカ点候補の属性よりも優先順位の劣る属性であると判定された場合に、当該着目しているアンカ点候補を削減し、その他のアンカ点候補をすべて残すことにより、残ったアンカ点候補のすべてをアンカ点と決定することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 前記アンカ点候補の属性には、折点と直線保持点が含まれ、
直線保持店は、折点よりも優先順位の劣る属性であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 画像処理装置のアンカ点候補情報決定手段が、予め定められた複数の抽出ルールおよび画像データの輪郭を示す座標点列に基づき、アンカ点候補の座標と当該アンカ点候補の属性とを決定するアンカ点候補情報決定工程と、
前記画像処理装置のアンカ点決定手段が、前記アンカ点候補のそれぞれに着目し、着目しているアンカ点候補の属性を、当該着目しているアンカ点候補の隣のアンカ点候補の属性と比較し、当該着目しているアンカ点候補の属性が、当該隣のアンカ点候補の属性よりも優先順位の劣る属性であると判定された場合、当該着目されているアンカ点候補を削減することによりアンカ点を決定するアンカ点決定工程と、
前記画像処理装置のコントロール点座標決定手段が、前記アンカ点決定工程にて決定されたアンカ点と前記座標点列とに基づいて、コントロール点座標を決定するコントロール点座標決定工程と、
前記画像処理装置のデータ出力手段が、前記決定されたアンカ点の座標と前記コントロール点座標とを含む情報を出力するデータ出力工程と
を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを、
予め定められた複数の抽出ルールおよび画像データの輪郭を示す座標点列に基づき、アンカ点候補の座標と当該アンカ点候補の属性とを決定するアンカ点候補情報決定手段と、
前記アンカ点候補のそれぞれに着目し、着目しているアンカ点候補の属性を、当該着目しているアンカ点候補の隣のアンカ点候補の属性と比較し、当該着目しているアンカ点候補の属性が、当該隣のアンカ点候補の属性よりも優先順位の劣る属性であると判定された場合、当該着目されているアンカ点候補を削減することによりアンカ点を決定するアンカ点決定手段と、
前記アンカ点決定手段により決定されたアンカ点と前記座標点列とに基づいて、コントロール点座標を決定するコントロール点座標決定手段と、
前記決定されたアンカ点の座標と前記コントロール点座標とを含む情報を出力するデータ出力手段と
として機能させることを特徴とするプログラム。
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