JP5856401B2 - Straight line detection apparatus and straight line detection method - Google Patents
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Description
本発明は、画像に含まれる直線を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a straight line included in an image.
画像に含まれる直線を検出する技術として、ハフ(Hough)変換が用いられている。XY座標系を持つ画像の任意の点を通る直線は、ハフ空間上の座標(θ、ρ)に変換される。ハフ空間の座標(θ、ρ)に変換される直線の数を2次元配列[θ][ρ]を用いて集計する。そして、2次元配列[θ][ρ]の中で所定の閾値を上回る集計値を有する座標(θ、ρ)から、XY座標系の直線を検出する。 As a technique for detecting a straight line included in an image, Hough transformation is used. A straight line passing through an arbitrary point of the image having the XY coordinate system is converted into coordinates (θ, ρ) in the Hough space. The number of straight lines converted into the coordinates (θ, ρ) of the Hough space is tabulated using a two-dimensional array [θ] [ρ]. Then, a straight line in the XY coordinate system is detected from coordinates (θ, ρ) having a total value exceeding a predetermined threshold in the two-dimensional array [θ] [ρ].
下記特許文献1においては、画像を局所領域に分割するために、ハフ変換を用いて画像中の線分を検出している。下記特許文献2においては、直線の長さに応じてハフ空間上のパラメータθ、ρのサンプリング間隔を最適化することを試みている。下記特許文献3においても画像の中に含まれる線分を検出するためにハフ変換が用いられている。
In
ハフ変換を利用した直線の検出方法は、XY座標系における直線上に存在する点の数に着目する。同一直線上に存在する点の数が多ければ多いほど、直線として検出される可能性が高くなる。つまり、直線として検出されるか否かは、直線上に存在する点の数にのみ依存する。 The straight line detection method using the Hough transform focuses on the number of points existing on the straight line in the XY coordinate system. The greater the number of points existing on the same straight line, the higher the possibility of being detected as a straight line. That is, whether or not it is detected as a straight line depends only on the number of points existing on the straight line.
しかし、画像を利用するユーザにとって、画像内に存在する直線の中には、重要度の高いものと低いものとがある。たとえ点の数が少なくても考慮すべき直線もあれば、点の数が比較的大きくても関心の低い直線もある。 However, for a user who uses an image, some of the straight lines existing in the image are high and low. Some straight lines should be considered even if the number of points is small, while others are less interesting even if the number of points is relatively large.
本発明は、点の数だけでなく、直線に関する他の特性も考慮した上で、直線を検出する技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a technique for detecting a straight line in consideration of not only the number of points but also other characteristics relating to the straight line.
第1の発明は、直線検出装置であって、対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換するハフ変換部と、ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計部と、ρの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正部と、補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出部と、を備える。 The first invention is a linear detector, the reference axis and the angle of any length ρ and the perpendicular line perpendicular to beat a straight line in the target image from the reference point through the reference point of the target image θ A straight line passing through any point in the target image by expressing the straight line in the target image to a coordinate (θ, ρ) in the Hough space, and a Hough space The total value for each coordinate (θ, ρ) is corrected by a totaling unit that counts the number of times converted by the Hough transform unit and weighting according to the value of ρ for each coordinate (θ, ρ) A correction unit; and a detection unit that detects a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold.
第2の発明は、第1の発明である直線検出装置において、前記補正部は、1または複数のρの値の近傍に対して集計値を高く評価する重みづけを行う。 According to a second aspect of the present invention, in the straight line detection device according to the first aspect of the invention, the correction unit performs weighting that highly evaluates the aggregate value with respect to the vicinity of one or a plurality of values of ρ.
第3の発明は、直線検出装置であって、対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換するハフ変換部と、ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計部と、θの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正部と、補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出部と、を備える。 The third invention is a linear detector, the reference axis and the angle of any length ρ and the perpendicular line perpendicular to beat a straight line in the target image from the reference point through the reference point of the target image θ A straight line passing through any point in the target image by expressing the straight line in the target image to a coordinate (θ, ρ) in the Hough space, and a Hough space The total value for each coordinate (θ, ρ) is corrected by a totaling unit that counts the number of times converted by the Hough conversion unit and weighting according to the value of θ for each coordinate (θ, ρ) A correction unit; and a detection unit that detects a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold.
第4の発明は、第3の発明である直線検出装置において、前記補正部は、1または複数のθの値の近傍に対して集計値を高く評価する重みづけを行う。 According to a fourth invention, in the linear detection device according to a third invention, the correcting unit performs a weighting who appreciate aggregate value for the vicinity of one or plurality of values of theta.
第5の発明は、直線検出装置であって、対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換するハフ変換部と、ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計部と、ρおよびθの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正部と、補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出部と、を備える。 The fifth aspect of the present invention is a linear detector, the reference axis and the angle of any length ρ and the perpendicular line perpendicular to beat a straight line in the target image from the reference point through the reference point of the target image θ A straight line passing through any point in the target image by expressing the straight line in the target image to a coordinate (θ, ρ) in the Hough space, and a Hough space For each of the coordinates (θ, ρ), a totaling unit that counts the number of times converted by the Hough transform unit, and a weighting according to the values of ρ and θ, the total value for each coordinate (θ, ρ) A correction unit for correcting, and a detection unit for detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) for which the corrected total value exceeds the first threshold value.
第6の発明は、第1ないし第5のいずれかの発明である直線検出装置であって、さらに、ハフ空間内の任意の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線が、前記対象画像の外周と交わる交点を求めるとともに、交点間の距離を算出する交点間距離算出部と、前記補正部によって補正された集計値を、さらに交点間距離で正規化し、正規化集計値を算出する正規化部と、を備え、前記検出部は、正規化集計値が第2の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する。 A sixth invention is to first not a linear detector is any one of the fifth, further linear within the target image corresponding to an arbitrary coordinate Hough space (theta, [rho), Finding the intersections that intersect the outer periphery of the target image, calculating the distance between the intersections, and calculating the distance between the intersections, and further normalizing the total value corrected by the correction unit with the distance between the intersections, A normalization unit for calculating, and the detection unit detects a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the normalized total value exceeds the second threshold value.
第7の発明は、第1ないし第5のいずれかの発明である直線検出装置であって、さらに、ハフ変換される前の対象画像に対して、アスペクト比を1:1に変換するアスペクト比変換処理を実行することにより、正方画像を生成するアスペクト比変換部、を備える。 A seventh invention is to first not a linear detector is any one of the fifth, further to the front of the target image to be Hough transform, an aspect ratio 1: aspect ratio is converted into 1 An aspect ratio conversion unit that generates a square image by executing the conversion process.
第8の発明は、第1ないし第7のいずれかの発明である直線検出装置であって、さらに、前記ハフ変換が行われる前に前記対象画像を2値変換する2値変換部、を備え、前記対象画像内のある点がハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換されたとき、集計値に1が加算される。 An eighth invention is to first not a linear detector is any one of the seventh, further comprising a binary conversion unit, which converts binary the target image before the Hough transform is performed When a certain point in the target image is converted into coordinates (θ, ρ) in the Hough space, 1 is added to the total value.
第9の発明は、第1ないし第7のいずれかの発明である直線検出装置であって、前記対象画像内のそれぞれの点がハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換されたとき、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値が集計値に加算される。 A ninth aspect of the invention, to first not a linear detector is any one of the seventh, when the respective point in the object image is converted into coordinates (theta, [rho) in Hough space, A value weighted by the size of the feature amount of each point in the target image is added to the total value.
第10の発明は、第9の発明である直線検出装置であって、前記特徴量の大きさは線分強度を含む。 A tenth aspect of the invention is the straight line detection device according to the ninth aspect of the invention , wherein the feature amount includes a line segment intensity.
第11の発明は、第6の発明である直線検出装置であって、前記検出部は、前記交点間距離が第3の閾値以下となる直線については、正規化集計値の値によらず直線の検出対象から除外する。 An eleventh aspect of the present invention is the straight line detection device according to the sixth aspect of the present invention , wherein the detection unit is configured to detect a straight line with a distance between the intersections equal to or less than a third threshold value regardless of a normalized total value. Exclude from detection target.
第12の発明は、第6の発明である直線検出装置であって、前記交点間距離算出部は、ハフ空間内の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線の前記交点間距離を算出するとき、ρ=0と置き換えた上で前記交点間距離を算出する簡易算出部、を含む。 A twelfth aspect of the present invention is the straight line detection device according to the sixth aspect of the present invention , wherein the inter-intersection distance calculation unit calculates the distance between the intersections of the straight lines in the target image corresponding to coordinates (θ, ρ) in the Hough space. When calculating the distance, a simple calculation unit that calculates the distance between the intersections after replacing with ρ = 0 is included.
第13の発明は、第1ないし第12のいずれかの発明である直線検出装置であって、前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される。 A thirteenth invention is to first not a linear detector is any one of the twelfth, the reference point is set at an arbitrary coordinates in the target image.
第14の発明は、第1ないし第13のいずれかの発明である直線検出装置であって、さらに、前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、を含む。 A fourteenth invention is to first not a linear detector is any one of the first 13, further, if the target image is a color image, a luminance image from the color image before the Hough transform is performed A luminance image generation unit for generating the luminance image generation unit;
第15の発明は、第8の発明である直線検出装置であって、前記対象画像に特徴量抽出処理が施された後、前記2値変換が行われる。 A fifteenth aspect of the present invention is the straight line detection apparatus according to the eighth aspect of the present invention , wherein the binary conversion is performed after the target image is subjected to a feature amount extraction process.
第16の発明は、第15の発明である直線検出装置であって、前記特徴量抽出処理は輪郭抽出処理を含む。 A sixteenth invention is the straight line detection device according to the fifteenth invention , wherein the feature amount extraction processing includes contour extraction processing.
第17の発明は、直線検出方法であって、対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換するハフ変換工程と、ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計工程と、ρの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正工程と、補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出工程と、を備える。 A seventeenth aspect of the invention is a straight line detection method, in which a length ρ of a perpendicular line dropped from a reference point of a target image to an arbitrary straight line in the target image, and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point A Hough transform step for transforming a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing an arbitrary straight line in the target image using The total value for each coordinate (θ, ρ) is corrected by a totaling step of totalizing the number of times of transformation by the Hough transform unit and weighting according to the value of ρ for each coordinate (θ, ρ) A correction step, and a detection step of detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) for which the corrected total value exceeds the first threshold value.
第18の発明は、直線検出方法であって、対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換するハフ変換工程と、ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計工程と、θの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正工程と、補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出工程と、を備える。 An eighteenth aspect of the invention is a straight line detection method, wherein a length ρ of a perpendicular line dropped from a reference point of a target image to an arbitrary straight line in the target image, and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point A Hough transform step for transforming a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing an arbitrary straight line in the target image using The total value for each coordinate (θ, ρ) is corrected by a totaling step for totaling the number of times of transformation by the Hough transform unit and weighting according to the value of θ for each coordinate (θ, ρ) A correction step, and a detection step of detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) for which the corrected total value exceeds the first threshold value.
第19記載の発明は、直線検出方法であって、対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換するハフ変換工程と、ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計工程と、ρおよびθの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正工程と、補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出工程と、を備える。
A nineteenth aspect of the invention is a straight line detection method, wherein a length ρ of a perpendicular line dropped from a reference point of a target image to an arbitrary straight line in the target image, and an angle formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point A Hough transforming step of transforming a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing an arbitrary straight line in the target image using θ, For each coordinate (θ, ρ) in the space, a total value for each coordinate (θ, ρ) is obtained by a totaling step for counting the number of times converted by the Hough transform unit and weighting according to the values of ρ and θ. And a detection step of detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the corrected total value exceeds the first threshold value.
本発明の直線検出装置を用いることにより、直線の原点からの距離に応じた重みづけを行った上で、直線を検出することができる。あるいは、本発明の直線検出装置を用いることにより、直線の傾きに応じた重みづけを行った上で、直線を検出することができる。 By using the straight line detection device of the present invention, it is possible to detect a straight line after performing weighting according to the distance from the origin of the straight line. Alternatively, by using the straight line detection device of the present invention, a straight line can be detected after weighting according to the slope of the straight line.
{第1の実施の形態}
<1−1.処理の全体の流れ>
図1は、第1の実施の形態に係る直線検出装置1のブロック図である。直線検出装置1は、輝度画像生成部11、輪郭抽出処理部12、2値変換部13、ハフ(Hough)変換部14、ハフテーブル15および直線検出部16を備えている。
{First embodiment}
<1-1. Overall flow of processing>
FIG. 1 is a block diagram of a straight
本実施の形態においては、輝度画像生成部11、輪郭抽出処理部12、2値変換部13、ハフ変換部14および直線検出部16は、ハードウェア回路により構成されている。しかし、これら機能部をCPUおよびCPU上で動作するソフトウェアにより構成してもよい。
In the present embodiment, the luminance
輝度画像生成部11は、カラー画像データ101を入力する。カラー画像データ101は、たとえば、図示せぬ撮像素子により取得された画像である。カラー画像データ101は、たとえば、YCbCr色空間やRGB色空間の画像データである。輝度画像生成部11は、カラー画像データ101から、輝度画像データ102を生成する。たとえば、カラー画像データ101がYCbCr色空間の画像データであれば、輝度画像生成部11は、Y信号を抽出することにより輝度画像データ102を生成する。
The luminance
輪郭抽出処理部12は、輝度画像データ102を入力する。輪郭抽出処理部12は、輝度画像データ102から輪郭画像データ103を生成する。本実施の形態においては、輪郭抽出処理部12は、ソーベル(Sobel)フィルタを利用して、輪郭抽出処理を行っている。ソーベルフィルタは、空間1次微分演算により、輪郭を検出するフィルタである。輪郭抽出処理部12は、フィルタの出力の絶対値を線分の強度として出力する。用いるフィルタは特に限定されるものではない。たとえば、ラプラシアンフィルタを用いてもよい。
The contour
2値変換部13は、輪郭画像データ103を入力する。2値変換部13は、輪郭画像データ103から2値画像データ104を生成する。輪郭画像データ103は、グレースケールの画像データである。2値変換部13は、予め設定された閾値に基づいて、輪郭画像データ103の各画素の画素値を0あるいは1に変換する。
The
ハフ変換部14は、2値画像データ104を入力する。ハフ変換部14は、2値画像データ104をハフ変換し、変換後の結果をハフテーブル15に書き込む。具体的には、ハフ変換部14は、変換後の結果を2次元配列[θ][ρ]に格納する。ハフ変換の処理の内容は後で詳しく説明する。
The
直線検出部16は、補正部161を備えている。直線検出部16は、ハフテーブル15を参照することで、2値画像データ104に含まれる直線を検出する。補正部161を含め、直線検出部16の処理の内容は後で詳しく説明する。
The straight
<1−2.ハフ変換>
ハフ変換部14の処理内容について詳しく説明する。ハフ変換部14は、2値画像データ104に含まれる任意の点について、各点を通る直線をハフ空間上の座標(θ、ρ)に変換する。
<1-2. Hough transform>
The processing content of the
図2は、2値画像データ104を示す図である。2値画像データ104には、図2に示すように、原点OとXY座標が定義されている。図2には、2値画像データ104に含まれる点のうち一部の点51〜55を図示している。ここで、2値画像データ104に含まれる点とは、2値変換により画素値1が与えられている点のことである。点51を通る直線61は、θおよびρを用いて数1式のように表すことができる。
FIG. 2 is a diagram showing the
数1式において、ρは、原点から直線61に下した垂線62の長さである。θは、垂線62がX軸の正の方向となす角である。
In
点51を通る直線は、多数存在する。点51を通る直線の数は、θおよびρのサンプリング間隔に基づいて決まる。したがって、2値画像データ104上の1つの点に対して、複数のハフ空間上の座標(θ、ρ)が対応付けられる。
There are many straight lines passing through the
図2に示すように、点51〜点53は、同一直線上に並んでいる。点52および点53を通る直線についても、それぞれ複数のハフ空間上の座標(θ、ρ)に変換される。そして、点51〜点53の全ての点について、直線61がハフ変換されて、同一の座標(θ、ρ)に対応付けられる。
As shown in FIG. 2, the
図3は、ハフ空間を示す図である。正弦曲線71〜75は、それぞれ、点51〜点55がハフ変換されることにより得られるハフ空間上の点の集合を示している。そして、正弦曲線71〜73の交わる座標(θ1、ρ1)が直線61に対応している。
FIG. 3 is a diagram illustrating the Hough space. The sine curves 71 to 75 represent sets of points on the Hough space obtained by performing the Hough transform on the
このように、2値画像データ104において同一の直線上に複数の点が存在する場合、2値画像上の複数の点がハフ空間上の同一の点に変換されることになる。ハフ空間上で各座標(θ、ρ)に変換される点を集計することで、直線を検出することができる。ハフテーブル15は、2次元配列T[θ][ρ]を有している。つまり、2値画像データ104の全ての点についてハフ変換を行い、その結果が2次元配列T[θ][ρ]において集計される。
Thus, when there are a plurality of points on the same straight line in the
<1−3.直線検出処理>
直線検出部16は、ハフテーブル15を参照し、2値画像データ104に含まれる直線を検出する。直線検出部16は、ハフ変換部14による変換結果をそのまま用いて直線を検出するのではなく、ハフテーブル15の内容を補正した上で直線の検出を行う。補正処理は補正部161により行われる。
<1-3. Straight line detection processing>
The straight
補正部161の処理内容を説明する。補正部161は、関数f(x)を利用して2次元配列T[θ][ρ]の集計値を補正する。関数f(x)は、2次元配列T[θ][ρ]の集計値に距離ρに応じた重みづけを行う関数である。関数f(x)は、ρを入力値とし、補正係数f(ρ)を出力する。補正係数f(ρ)は、集計値に乗算される係数である。
The processing content of the
関数f(x)の値が大きいとき、集計値の値は高く評価される。たとえば、比較的集計値が小さい場合であっても直線として検出される可能性を高める補正が行われる。関数f(x)の値が小さいとき、集計値の値は低く評価される。 When the value of the function f (x) is large, the value of the total value is highly evaluated. For example, even if the total value is relatively small, correction is performed to increase the possibility of being detected as a straight line. When the value of the function f (x) is small, the value of the total value is evaluated low.
図4は、本実施の形態に係る関数f(x)を示す図である。関数f(x)は、図に示すように、x=0で最大値cをとるとともに、x=0の近傍の値が大きくなっている。また、関数f(x)は、xの値が0から遠ざかるにつれて値が小さくなり、x=aおよびx=−aで最小値bをとる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the function f (x) according to the present embodiment. As shown in the figure, the function f (x) has a maximum value c when x = 0, and has a large value near x = 0. Further, the function f (x) becomes smaller as the value of x goes away from 0, and takes the minimum value b when x = a and x = −a.
数2式は、関数f(x)を示す。関数f(x)はxの4次関数であり、上記のように、x=0で最大値cをとるとともに、x=aおよびx=−aで最小値bをとる関数である。
数2式において、a、b、cは関数f(x)の特性を決める定数である。a、b、cの値を変更することで補正部161の補正特性を自由に変更することができる。たとえば、a、b、cとして数3式に示すような値が設定される。
In
数3式において、wは、2値画像104の横方向の長さであり、hは、2値画像104の縦方向の長さである(図2参照)。つまり、aは、2値画像104において、原点Oから画像の4隅までの長さを示している。数3式で示されるようにaが設定されることにより、2値画像104の4隅において、もっとも関数f(x)の値が小さくなる。つまり、原点Oからの距離が、対象画像(2値画像)の対角線の半分の値である直線に対して重みづけが最も小さくなるように設定される。そして、原点Oからの距離が近づくにつれて直線に対する重みづけが大きくなる。b=0.5およびc=1.0と設定されることにより、重みづけの差は2倍となる。
In Equation 3, w is the length of the
補正部161は、数4式に示すように、各座標(θ、ρ)の集計値に補正係数f(ρ)を乗算し、補正された集計値Tc[θ][ρ]を得る。
As shown in
このように、本実施の形態においては、直線の原点からの距離に応じて集計値に重みづけを行う補正を実行する。たとえば、図4および数2式に示した例であれば、原点Oまでの距離が短い直線が高く評価されるよう補正される。これにより、画像の中央付近を通過する直線に重点を置いて、直線を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, correction is performed to weight the total value according to the distance from the origin of the straight line. For example, in the example shown in FIG. 4 and
数2式で示した関数f(x)は、原点からの距離が近いほど、直線が検出され易くなる。これは、関数f(x)のピークがx=0に存在するからである。したがって、ピークの位置をx軸方向にずらすことで、原点からの距離が特定の距離となる直線を重点的に検出することが可能である。また、数2式で示した関数f(x)は、集計値に乗算する補正係数を算出する関数であるが、集計値に加算する補正係数を算出する関数を利用してもよい。
In the function f (x) expressed by
直線検出部16は、補正部161により補正されたハフテーブル15を参照し、直線検出を行う。直線検出部16には、予め直線判定用の閾値(第1の閾値)が設定されている。直線検出部16は、2次元配列[θ][ρ]に第1の閾値を超える集計値が格納されている座標(θ、ρ)を特定する。直線検出部16は、特定された座標(θ、ρ)から2値画像データ104に含まれる直線を特定する。直線検出部16は、検出情報を出力する。
The straight
{第2の実施の形態}
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態における直線検出装置1の構成は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。第1の実施の形態においては、補正部161は、直線の原点からの距離ρに基づいて、集計値を補正した。第2の実施の形態においては、補正部161は、原点から直線に下した垂線82がx軸の正の方向となす各θ(図2参照)に基づいて、集計値を補正する。第1の実施の形態においては、補正部161は、図4に示した関数f(x)を利用して、集計値を補正した。第2の実施の形態においては、補正部161は、図5に示す関数g(x)を利用して、集計値を補正する。関数g(x)は、θを入力値とし、補正係数g(θ)を出力する。補正係数g(θ)は、集計値に乗算される係数である。
{Second Embodiment}
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the straight
図5に示すように、関数g(x)は、x=dおよびx=π−dにおいて、最大値kをとるとともに、x=dおよびx=π−dの近傍の値が大きくなっている。また、関数g(x)は、xの値がdおよびπ−dから遠ざかるにつれて値が小さくなり、ピーク位置よりx座標がsだけ離れたところでは最小値eをとる。 As shown in FIG. 5, the function g (x) takes the maximum value k at x = d and x = π−d, and the values near x = d and x = π−d are large. . The function g (x) decreases as the value of x increases from d and π-d, and takes a minimum value e when the x coordinate is separated from the peak position by s.
数5式は、関数g(x)を示す。関数g(x)は、0からπまでの定義域で定義されており、g(x)=bとxに関する4次関数とを組み合わせた関数となっている。g(x−π)=g(x)という性質を持たせることにより、θがπより大きい領域においても、同じような特性の重みづけ関数を定義することができる。もちろん、θがπより大きい領域において、全く異なる別の関数を適用させてもよい。 Equation 5 shows the function g (x). The function g (x) is defined in the domain from 0 to π, and is a function combining g (x) = b and a quartic function relating to x. By giving the property g (x−π) = g (x), a weighting function having similar characteristics can be defined even in a region where θ is larger than π. Of course, another completely different function may be applied in a region where θ is larger than π.
数5式中、d、s、e、kは、関数g(x)の特性を決める定数である。d、s、e、kの値を変更することで補正部161の補正特性を自由に変更することができる。たとえば、d、s、e、kとして数6式に示すような値が設定される。
In Equation 5, d, s, e, and k are constants that determine the characteristics of the function g (x). The correction characteristics of the
数6式で示されるようにd=π/6と設定されることにより、x軸の正の方向となす角がπ/6あるいは5π/6の直線と直交する直線に最大の重点をおいて検出が行われる。そして、s=π/12と設定されることにより、ピーク位置から垂線62の傾きが±π/12変化する範囲においては、集計値が高く評価される。ピーク位置から垂線62の傾きが±π/12以上変化した領域では、集計値の評価は最低となる。e=0.5およびk=1.0と設定されることにより、重みづけの差は2倍となる。
By setting d = π / 6 as shown in
補正部161は、数7式に示すように、各座標(θ、ρ)の集計値に補正係数g(θ)を乗算し、補正された集計値Tc[θ][ρ]を得る。
The
このように、本実施の形態においては、直線の傾きに応じた重みづけにより、集計値を補正する。たとえば、図5および数5式に示した例であれば、2種類の角度を有する直線が高く評価されるよう補正される。dの値を自由に変更し、ピークの位置をx軸方向にずらすことで、検出したい直線の角度を自由に設定することができる。 Thus, in this embodiment, the total value is corrected by weighting according to the slope of the straight line. For example, in the example shown in FIG. 5 and Formula 5, correction is performed so that a straight line having two types of angles is highly evaluated. By freely changing the value of d and shifting the peak position in the x-axis direction, the angle of the straight line to be detected can be freely set.
もちろん、図5および数5式で示した関数g(x)は一例である。関数g(x)は直線を検出する目的に応じて自由に設定することができる。 Of course, the function g (x) shown in FIG. 5 and Equation 5 is an example. The function g (x) can be freely set according to the purpose of detecting a straight line.
直線検出部16は、補正部161により補正されたハフテーブル15を参照し、直線検出を行う。直線検出部16には、予め直線判定用の閾値(第1の閾値)が設定されている。直線検出部16は、2次元配列[θ][ρ]に第1の閾値を超える集計値が格納されている座標(θ、ρ)を特定する。直線検出部16は、特定された座標(θ、ρ)から2値画像データ104に含まれる直線を特定する。直線検出部16は、検出情報を出力する。
The straight
{第3の実施の形態}
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態における直線検出装置1の構成は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。第1の実施の形態においては、補正部161は、直線の原点からの距離ρに基づいて、集計値を補正した。第2の実施の形態においては、補正部161は、原点から直線に下した垂線62がx軸の正の方向となす各θに基づいて、集計値を補正した。第3の実施の形態は、第1の実施の形態と第2の実施の形態とを合わせた実施の形態である。
{Third embodiment}
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the straight
数8式は、第3の実施の形態における集計値の補正計算方法を示す図である。つまり、補正部161は、2次元配列[θ][ρ]の集計値に、f(ρ)およびg(θ)の両方の補正係数を乗算する。これにより、原点からの距離と、直線の傾きの両方について重みづけを行って直線を検出することができる。たとえば、特定の傾きを持つとともに、原点から特定の距離を有する直線を重点的に検出することができる。
Formula 8 is a diagram illustrating a correction calculation method for the total value according to the third embodiment. That is, the
{変形例1}
第1の実施の形態では、距離ρについてピークを1箇所に持つ関数f(x)を利用して補正を行った。距離ρについて関数g(x)のように、ピークを2箇所有する関数を利用して補正を行ってもよい。あるいは、距離ρに関して3以上のピークを有する重みづけ関数を利用してもよい。
{Modification 1}
In the first embodiment, the distance ρ is corrected using the function f (x) having a peak at one location. You may correct | amend using the function which has two places about the distance (rho) like the function g (x). Alternatively, a weighting function having three or more peaks with respect to the distance ρ may be used.
第2の実施の形態では、角θについてピークを2箇所に持つ関数g(x)を利用して補正を行った。角θについて関数f(x)のように、ピークを1箇所有する関数を利用して補正を行ってもよい。あるいは、角θに関して3以上のピークを有する重みづけ関数を利用してもよい。 In the second embodiment, the correction is performed using the function g (x) having the peaks at two positions with respect to the angle θ. Correction may be performed for the angle θ using a function having one peak, such as the function f (x). Alternatively, a weighting function having three or more peaks with respect to the angle θ may be used.
{第4の実施の形態}
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。図6は、第4の実施の形態に係る直線検出装置1Aの機能ブロック図である。直線検出装置1Aの構成は、図1に示した第1の実施の形態の直線検出装置1と比べて直線検出部16の構成が異なる。
{Fourth embodiment}
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a functional block diagram of a straight line detection apparatus 1A according to the fourth embodiment. The configuration of the straight line detector 1A is different from that of the
第4の実施の形態の直線検出部16は、補正部161に加えて、交点間距離算出部162および正規化部163を備えている。直線検出装置1Aが備えるその他の構成、機能は、第1の実施の形態と同様である。つまり、輝度画像生成部11、輪郭抽出処理部12、2値変換部13、ハフ(Hough)変換部14およびハフテーブル15の機能は、第1の実施の形態と同様である。
The straight
直線検出部16は、補正部161、交点間距離算出部162および正規化部163を備えている。直線検出部16は、ハフテーブル15を参照することで、2値画像データ104に含まれる直線を検出する。直線検出部16は、ハフ変換部14による変換結果をそのまま用いて直線を検出するのではなく、ハフテーブル15の内容を補正した上で直線の検出を行う。補正処理は第1の実施の形態と同様、補正部161によって行われるが、本実施の形態においては、補正部161による補正処理に加えて、交点間距離算出部162および正規化部163により行われる。
The straight
交点間距離算出部162の処理内容を説明する。図7は、2値画像データ104に含まれる直線81を示している。原点Oから直線81に下ろした垂線82の長さはρである。垂線82がX軸の正の方向と成す角はθである。
The processing content of the
図7において、2値画像データ104は、横方向(X軸方向)の長さが2wであり、縦方向(Y軸方向)の長さが2hの長方形の画像データである。2値画像データ104の中心に原点Oが設定されている。
In FIG. 7, the
直線81は、点P0(x0、y0)および点P1(x1、y1)において、2値画像データ104の外周辺と交差する。言い換えると、直線81が2値画像データ104を切り取るとき、直線81と2値画像データ104の外周との2つの交点が、点P0(x0、y0)および点P1(x1、y1)である。交点間距離算出部161は、2つの交点間の距離、すなわち、点P0(x0、y0)および点P1(x1、y1)間の距離(交点間距離Len)を算出する。
The
本実施の形態における距離算出方法を具体的に説明する。まず、点P0の座標(x0、y0)および点P1の座標(x1、y1)の決定方法について説明する。本実施の形態においては、直線81と直線y=hとの交点から点P0のX座標x0を求め、直線81と直線y=−hとの交点から点P1のX座標x1を求める。また、直線81と直線x=wとの交点から点P0のY座標y0を求め、直線81と直線x=−wとの交点から点P1のY座標y1を求める。
The distance calculation method in the present embodiment will be specifically described. First, a method for determining the coordinates (x0, y0) of the point P0 and the coordinates (x1, y1) of the point P1 will be described. In the present embodiment, the X coordinate x0 of the point P0 is obtained from the intersection of the
まず、直線81がX軸あるいはY軸に平行となる場合を考える。この場合は、上記のような方法で点P0および点P1の座標を求めることなく、以下の方法により交点間距離Lenを求める。
First, consider a case where the
cosθ=0のとき、つまり、直線81がX軸と並行な直線である場合、交点間距離Lenは、数9式のように表わされる。
When cos θ = 0, that is, when the
sinθ=0のとき、つまり、直線81がY軸と並行な直線である場合、交点間距離Lenは、数10式のように表わされる。
When sin θ = 0, that is, when the
次に、直線81と直線y=hの交点である点P0のX座標x0を求める。x0は、数11式で表される。
Next, the X coordinate x0 of the point P0 that is the intersection of the
次に、直線81と直線y=―hの交点である点P1のX座標x1を求める。x1は、数12式で表される。
Next, the X coordinate x1 of the point P1, which is the intersection of the
次に、直線81と直線x=wの交点である点P0のY座標y0を求める。y0は、数13式で表される。
Next, the Y coordinate y0 of the point P0 that is the intersection of the
次に、直線81と直線x=−wの交点である点P1のY座標y1を求める。y1は、数14式で表される。
Next, the Y coordinate y1 of the point P1, which is the intersection of the
そして、x0が−wより小さい場合には、数15式に示すように、x0を−wに設定する。つまり、2値画像のフレーム端よりも交点がはみ出している場合には、フレーム端を交点のX座標とする。2値画像のフレーム端から交点のX座標がはみ出す場合は、数15式に示すように、全てのケースにおいて、X座標をフレーム端に設定する。つまり、x0がwより大きい場合には、x0をwに設定する。x1が−wより小さい場合には、x1を−wに設定する。x1がwより大きい場合には、x1をwに設定する。
When x0 is smaller than −w, x0 is set to −w as shown in
2値画像のフレーム端から交点のY座標がはみ出す場合は、数16式に示すように、全てのケースにおいて、Y座標をフレーム端に設定する。つまり、y0が−hより小さい場合には、y0を−hに設定する。y0がhより大きい場合には、y0をhに設定する。y1が−hより小さい場合には、y1を−hに設定する。y1がhより大きい場合には、y1をhに設定する。
When the Y coordinate of the intersection protrudes from the frame end of the binary image, the Y coordinate is set to the frame end in all cases as shown in
以上のようにして、点P0(x0、y0)および点P1(x1、y1)の座標が決定されると、交点間距離算出部162は、数17式で示される演算を行い、交点間距離Lenを求める。
As described above, when the coordinates of the point P0 (x0, y0) and the point P1 (x1, y1) are determined, the inter-intersection
数17式中、x0、x1、y0、y1は、数15式あるいは数16式に当てはまらない場合には、数11式〜数14式で算出された値であり、数15式あるいは数16式に当てはまる場合は、数15式あるいは数16式で設定された値である。
In
以上のような計算方法により、交点間距離算出部162は、ハフテーブル15を参照し、直線候補となっている全ての座標(θ、ρ)について交点間距離Lenを算出する。つまり、2次元配列[θ][ρ]に1以上の集計値が格納されている各座標(θ、ρ)について交点間距離Lenを算出する。あるいは、集計値がゼロである配列も含め、全ての2次元配列[θ][ρ]について交点間距離Lenを算出してもよい。たとえば、あらかじめ全ての組み合わせ(θ、ρ)に対して交点間距離Lenを算出しておき、Len[θ][ρ]をルックアップテーブルとして保持するようにしてもよい。
By the calculation method as described above, the inter-intersection
正規化部163は、各座標(θ、ρ)の集計値を、各座標(θ、ρ)について算出された交点間距離Lenで除算することで、集計値を正規化する。正規化部163は、2次元配列[θ][ρ]に1以上の集計値が格納されている各座標(θ、ρ)について、それぞれ集計値を交点間距離Lenで除算する。あるいは、上述したように全ての2次元配列[θ][ρ]について交点間距離Lenを算出し、全ての集計値を対応する交点間距離Lenで正規化する。言い換えると、正規化部163は、2値画像上の直線の集計値を単位長さ当たりの数値に補正する。
The normalizing
直線検出部16は、第1の実施の形態において説明した補正部161による補正処理と、上述した正規化部163による補正処理の両方を実行する。これにより、2次元配列[θ][ρ]の集計値は、数18式に示すように補正される。
The straight
数18式に示した補正式は、第1の実施の形態に係る補正部161の補正処理と正規化部163による補正処理とを合成した補正処理である。つまり、原点から特定の距離にある直線を重点的に検知するという特性を有するとともに、集計値を交点間距離Lenで正規化することにより、単位長さあたりの集計値を評価している。
The correction formula shown in Expression 18 is a correction process in which the correction process of the
直線検出部16は、補正部161および正規化部163により補正されたハフテーブル15を参照し、直線検出を行う。直線検出部16には、予め直線判定用の閾値(第2の閾値)が設定されている。直線検出部16は、2次元配列[θ][ρ]に第2の閾値を超える集計値が格納されている座標(θ、ρ)を特定する。直線検出部16は、特定された座標(θ、ρ)から2値画像データ104に含まれる直線を特定する。直線検出部16は、検出情報を出力する。
The straight
このように本実施の形態の直線検出装置1Aは、ハフテーブル15を正規化により補正した上で直線を検出する。正規化は、2次元配列[θ][ρ]の集計値を交点間距離Lenで除算することにより行われる。交点間距離Lenは、図7で示した例であれば、横方向の直線については長く、縦方向の直線については、短くなる。したがって、2次元配列[θ][ρ]に格納された集計値は、横方向の直線については、縦方向の直線より大きな値で除算されることになる。 Thus, the straight line detection device 1A of the present embodiment detects a straight line after correcting the Huff table 15 by normalization. Normalization is performed by dividing the total value of the two-dimensional array [θ] [ρ] by the inter-intersection distance Len. In the example shown in FIG. 7, the inter-intersection distance Len is long for a horizontal straight line and short for a vertical straight line. Accordingly, the total value stored in the two-dimensional array [θ] [ρ] is divided by a larger value for the horizontal line than for the vertical line.
これによって、2値画像データ104において、横方向の直線が検出され易く、縦方向の直線が検出され難いという問題は発生しない。あるいは、画像の4隅に存在するような直線も検出し難いという問題は発生しない。画像のアスペクト比が1:1でない場合であっても、画像内のあらゆる方向あるいは位置の直線を同じ基準で検出することができる。さらには、関数f(x)による補正が行われているので、原点から特定の距離にある直線に重点をおいて直線を検出することができる。
As a result, in the
{第5の実施の形態}
次に、本発明の第5の実施の形態を説明する。上述した第4の実施の形態は、第1の実施の形態における補正処理と正規化部163による補正処理とを合成したものであった。第5の実施の形態は、第2の実施の形態における補正処理と正規化部163による補正処理とを合成する。
{Fifth embodiment}
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment described above, the correction processing in the first embodiment and the correction processing by the
数19式は、第5の実施の形態に係る補正式を示す。 Formula 19 shows a correction formula according to the fifth embodiment.
このように、2次元配列[θ][ρ]の集計値は、交点間距離Lenで除算されることにより正規化されるとともに、関数g(x)により補正される。つまり、第5の実施の形態においては、交点間距離Lenによって集計値を正規化するとともに、特定の傾きに重点を置いて直線を検出することができる。 As described above, the total value of the two-dimensional array [θ] [ρ] is normalized by being divided by the distance Len between the intersections and is corrected by the function g (x). In other words, in the fifth embodiment, the total value can be normalized by the inter-intersection distance Len, and a straight line can be detected with emphasis on a specific slope.
{第6の実施の形態}
次に、本発明の第6の実施の形態を説明する。第6の実施の形態は、第1の実施の形態における補正処理、第2の実施の形態における補正処理、および、正規化部163による補正処理を合成する。
{Sixth embodiment}
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, the correction processing in the first embodiment, the correction processing in the second embodiment, and the correction processing by the
数20式は、第6の実施の形態に係る補正式を示す。 Equation 20 represents a correction equation according to the sixth embodiment.
このように、2次元配列[θ][ρ]の集計値は、交点間距離Lenで除算されることにより正規化されるとともに、関数f(x)および関数g(x)により補正される。つまり、第6の実施の形態においては、交点間距離Lenによって集計値を正規化するとともに、原点からの距離および特定の傾きに重点を置いて直線を検出することができる。 Thus, the total value of the two-dimensional array [θ] [ρ] is normalized by being divided by the inter-intersection distance Len, and is corrected by the function f (x) and the function g (x). That is, in the sixth embodiment, the total value can be normalized by the inter-intersection distance Len, and a straight line can be detected with emphasis on the distance from the origin and a specific inclination.
{第7の実施の形態}
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。第7の実施の形態における直線検出装置1Aの機能ブロックは、図6に示したものと同様である。ただし、第7の実施の形態においては、直線検出部16における処理が第4〜第6の実施の形態とは異なる。
{Seventh embodiment}
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The functional blocks of the straight line detection device 1A in the seventh embodiment are the same as those shown in FIG. However, in the seventh embodiment, the processing in the straight
第4〜第6の実施の形態においては、ハフ空間において各座標(θ、ρ)の集計値を交点間距離Lenで除算し、正規化した。つまり、全ての直線候補について正規化集計値を算出し、第1の閾値との比較をした。 In the fourth to sixth embodiments, the total value of each coordinate (θ, ρ) is divided by the inter-intersection distance Len in the Hough space and normalized. That is, normalized total values are calculated for all straight line candidates and compared with the first threshold value.
第7の実施の形態においては、交点間距離Lenが、所定の閾値(第3の閾値)を下回る直線については、直線の検出対象から除外することにしている。たとえば、2値画像データ104の4隅に存在し、交点間距離Lenの短い直線が検出対象から除外される。これにより、直線上に並ぶ点の密度がそれぞれ大きくないが、交点間距離Lenが非常に小さいために正規化集計値が増大し、直線として誤認識されることを防止することができる。あるいは、画像の4隅において距離の非常に短い多数の直線が検出されるという問題を防止することができる。
In the seventh embodiment, straight lines whose intersection distance Len is less than a predetermined threshold value (third threshold value) are excluded from straight line detection targets. For example, straight lines that exist at the four corners of the
たとえば、画像上の4隅の情報がそれほど重要視されない場合には、第2の閾値を比較的大きめに調整することで、画像中央付近にスポットを当てて直線を検出することが可能である。 For example, when the information on the four corners on the image is not so important, it is possible to detect a straight line by placing a spot near the center of the image by adjusting the second threshold value to be relatively large.
{第8の実施の形態}
次に、本発明の第8の実施の形態について説明する。第8の実施の形態における直線検出装置1Aの機能ブロックは、図6に示したものと同様である。ただし、第8の実施の形態においては、直線検出部16における処理が第4〜第6の実施の形態とは異なる。
{Eighth embodiment}
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The functional blocks of the straight line detection apparatus 1A in the eighth embodiment are the same as those shown in FIG. However, in the eighth embodiment, the processing in the
第4〜第6の実施の形態においては、数11式〜数14式に示した方法により、点P0およびP1の座標を求めて交点間距離Lenを算出した。第8の実施の形態においては、直線と原点Oとの距離を0として交点間距離Lenを算出する。
In the fourth to sixth embodiments, the inter-intersection distance Len is calculated by obtaining the coordinates of the points P0 and P1 by the method shown in
つまり、交点間距離算出部162は、座標(θ、ρ)に対応する2値画像内の直線の交点間距離Lenを算出するとき、ρ=0と置き換えた上で交点間距離Lenを算出する。
That is, when calculating the inter-intersection distance Len of the straight line in the binary image corresponding to the coordinates (θ, ρ), the inter-intersection
このようにして交点間距離Lenを算出することで、交点間距離算出部162の演算量を少なくし、処理速度を向上させることができる。具体的には、数11式〜数14式において、ρ=0と置き換えることができるので、演算式が簡素化される。
By calculating the distance Len between the intersections in this way, the amount of calculation of the
{第9の実施の形態}
次に、本発明の第9の実施の形態について説明する。図8は、第9の実施の形態に係る直線検出装置1Bのブロック図である。
{Ninth embodiment}
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram of a straight
第9の実施の形態の直線検出装置1Bは、第4の実施の形態の直線検出装置1Aと同様、輝度画像生成部11、輪郭抽出処理部12、2値変換部13、ハフ変換部14およびハフテーブル15を備える。これらの各機能部の機能は第4〜第6の実施の形態と同様である。
Similarly to the straight line detection device 1A of the fourth embodiment, the straight
第9の実施の形態における直線検出部16は、第4〜第6の実施の形態と異なり、交点間距離算出部162および正規化部163を備えていない。第9の実施の形態においては、直線検出部16は、ハフテーブル15の正規化を行うことなく、直線を検出する。
Unlike the fourth to sixth embodiments, the straight
直線検出装置1Bは、アスペクト比変換部17を備えている。アスペクト比変換部17は、カラー画像101を入力し、カラー画像をアスペクト比が1:1のカラーの正方画像に変換する。アスペクト比を変換するとき、画像の伸長あるいは縮小を行う必要がある。伸長を行う方法は特に限定されないが、たとえば、線形補間などを利用して画像を伸長する。縮小を行う場合には、たとえば画像の間引きを行えばよい。アスペクト比が変換された場合であっても、直線は直線に変換される。
The straight
輝度画像生成部11、輪郭抽出処理部12、2値変換部13およびハフ変換部14は、第4〜第6の実施の形態と同様の処理を実行する。ただし、アスペクト比が1:1に変換された正方画像を対象として処理を実行する。
The luminance
ハフテーブル15は、ハフ変換部14において変換された座標(θ、ρ)を2次元配列[θ][ρ]を用いて集計する。集計値は、補正部161によって補正される。具体的には、第4〜第6の実施の形態と同様、重みづけ用の関数f(x)、g(x)等を用いて集計値を補正する。
The Hough table 15 aggregates the coordinates (θ, ρ) converted by the
直線検出部16には、予め直線判定用の閾値(第1の閾値)が設定されている。直線検出部16は、2次元配列[θ][ρ]に第1の閾値を超える集計値が格納されている座標(θ、ρ)を特定する。直線検出部16は、特定された座標(θ、ρ)から2値画像データ104に含まれる直線を特定する。直線検出部16は、検出情報を出力する。なお、第1の閾値は、第4〜第6の実施の形態と異なる値を設定することができる。
In the straight
このように、本実施の形態の直線検出装置1Bは、アスペクト比を1:1に変換した後にハフ変換を行う。したがって、画像内の方向によって直線検出の可能性が異なるという問題を解消することができる。
As described above, the straight
本実施の形態においては、輝度画像を生成する前にアスペクト比を変換した。しかし、アスペクト比の変換処理は、ハフ変換を行う前のどのタイミングであってもよい。たとえば、輝度画像生成処理の後、輪郭抽出処理の後、あるいは、2値変換処理の後にアスペクト比の変換を行ってもよい。なお、正方画像上で検出された直線は、アスペクト比を元に戻す演算を行うことにより、カラー画像101内に含まれる直線に変換される。
In this embodiment, the aspect ratio is converted before the luminance image is generated. However, the aspect ratio conversion process may be performed at any timing before the Hough conversion is performed. For example, the aspect ratio may be converted after the luminance image generation process, after the contour extraction process, or after the binary conversion process. Note that the straight line detected on the square image is converted into a straight line included in the
{第10の実施の形態}
上記各実施の形態においては、ハフ変換を行う前に画像を2値化した。第10の実施の形態においては、画像の2値化は行わない。画像は、たとえば、0〜255などの多値の画素値を保有している。
{Tenth embodiment}
In each of the above embodiments, the image is binarized before the Hough transform is performed. In the tenth embodiment, image binarization is not performed. The image has, for example, multivalued pixel values such as 0 to 255.
第10の実施の形態における直線検出装置のブロック図は、図1、図6あるいは図8に示した直線検出装置1、1A、あるいは1Bと同様である。ただし、2値変換部13は、備えられていない。
The block diagram of the straight line detection device in the tenth embodiment is the same as that of the straight
ハフ変換部14は、輪郭画像データ103あるいは113に含まれる全ての点についてハフ変換を行う。輪郭画像データ103あるいは113に含まれる点は、たとえば、0〜255などの多値の画素値を有しているが、これら全ての点についてハフ変換を行う。
The Hough transform
ハフ変換部14は、上記の各実施の形態においては、2値画像データ104あるいは114に含まれる点がハフ変換された回数を2変数配列[θ][ρ]に格納した。言い換えると、ある座標(θ、ρ)にハフ変換された回数がN回であれば、2変数配列[θ][ρ]に値Nが集計値として格納された。
In each of the above embodiments, the
この実施の形態においては、輪郭画像データ103あるいは113に含まれる点の線分強度に応じた値が2変数配列[θ][ρ]に格納される。たとえば、画素値をそのまま2変数配列[θ][ρ]に加算して集計する。あるいは、画素値に所定の変換を行い、変換値を2変数配列[θ][ρ]に加算してもよい。つまり、画素の特徴量の大きさに応じた重みづけを行った上で、2変数配列[θ][ρ]において変換回数を集計することができる。
In this embodiment, values corresponding to the line segment intensities of points included in the
その後の処理は、上記の各実施の形態と同様である。集計値は、重みづけ関数f(x)、g(x)等によって補正され、あるいは、正規化され、その後、閾値と比較される。本実施の形態によれば、2値変換を行わないため、比較的強度の弱い直線なども検出したい場合などに有効である。 Subsequent processing is the same as in the above embodiments. The total value is corrected by a weighting function f (x), g (x) or the like, or normalized, and then compared with a threshold value. According to the present embodiment, since binary conversion is not performed, it is effective when it is desired to detect a relatively weak straight line.
{変形例2}
第1〜第10の実施の形態においては、2値画像データ104の中心を原点として、2値画像データ104内の直線をθおよびρを用いて表現した。しかし、原点は画像の任意の場所に設定することができる。あるいは、原点を2値画像データ104のフレームの外に設定してもよい。
{Modification 2}
In the first to tenth embodiments, the straight line in the
第1〜第10の実施の形態においては、輪郭抽出処理を行った後、2値化処理を行った。輪郭抽出処理は、画像の特徴量を抽出する処理の一例である。他の方法によって画像の特徴量を抽出した後に2値化処理を行ってもよい。 In the first to tenth embodiments, the binarization process is performed after the contour extraction process. The contour extraction process is an example of a process for extracting a feature amount of an image. The binarization process may be performed after extracting the feature amount of the image by another method.
11 輝度画像生成部
12 輪郭抽出処理部
13 2値変換部
14 ハフ変換部
15 ハフテーブル
16 直線検出部
17 アスペクト比変換部
101 カラー画像データ
102 輝度画像データ
103 輪郭画像データ
104 2値画像データ
161 補正部
162 交点間距離算出部
163 正規化部
11 luminance
Claims (18)
ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計部と、
ρの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正部と、
補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出部と、
ハフ空間内の任意の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線が、前記対象画像の外周と交わる交点を求めるとともに、交点間の距離を算出する交点間距離算出部と、
前記補正部によって補正された集計値を、さらに交点間距離で正規化し、正規化集計値を算出する正規化部と、
を備え、
前記検出部は、
正規化集計値が第2の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する、
直線検出装置。 An arbitrary straight line in the target image is obtained by using a length ρ of a perpendicular drawn from the reference point of the target image to an arbitrary straight line in the target image and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point. A Hough transforming unit that transforms a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing,
For each coordinate (θ, ρ) in the Hough space, a counting unit that counts the number of times converted by the Hough converting unit;
a correction unit that corrects the total value for each coordinate (θ, ρ) by weighting according to the value of ρ;
A detection unit that detects a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold;
A straight line in the target image corresponding to an arbitrary coordinate (θ, ρ) in the Hough space obtains an intersection where the outer periphery of the target image intersects, and calculates a distance between the intersections;
A normalization unit that further normalizes the total value corrected by the correction unit by the distance between the intersections, and calculates a normalized total value;
With
The detector is
Detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the normalized total value exceeds the second threshold;
Straight line detection device.
前記補正部は、1または複数のρの値の近傍に対して集計値を高く評価する重みづけを行う直線検出装置。 The straight line detection device according to claim 1,
The correction unit is a straight line detection device that performs weighting that highly evaluates a total value in the vicinity of one or a plurality of values of ρ.
ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計部と、
θの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正部と、
補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出部と、
ハフ空間内の任意の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線が、前記対象画像の外周と交わる交点を求めるとともに、交点間の距離を算出する交点間距離算出部と、
前記補正部によって補正された集計値を、さらに交点間距離で正規化し、正規化集計値を算出する正規化部と、
を備え、
前記検出部は、
正規化集計値が第2の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する、
直線検出装置。 An arbitrary straight line in the target image is obtained by using a length ρ of a perpendicular drawn from the reference point of the target image to an arbitrary straight line in the target image and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point. A Hough transforming unit that transforms a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing,
For each coordinate (θ, ρ) in the Hough space, a counting unit that counts the number of times converted by the Hough converting unit;
a correction unit that corrects the total value for each coordinate (θ, ρ) by weighting according to the value of θ;
A detection unit that detects a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold;
A straight line in the target image corresponding to an arbitrary coordinate (θ, ρ) in the Hough space obtains an intersection where the outer periphery of the target image intersects, and calculates a distance between the intersections;
A normalization unit that further normalizes the total value corrected by the correction unit by the distance between the intersections, and calculates a normalized total value;
With
The detector is
Detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the normalized total value exceeds the second threshold;
Straight line detection device.
前記補正部は、1または複数のθの値の近傍に対して集計値を高く評価する重みづけを行う直線検出装置。 The straight line detection device according to claim 3,
The correction unit is a straight line detection device that performs weighting that highly evaluates a total value in the vicinity of one or a plurality of θ values.
ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、前記ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計部と、
ρおよびθの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正部と、
補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出部と、
ハフ空間内の任意の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線が、前記対象画像の外周と交わる交点を求めるとともに、交点間の距離を算出する交点間距離算出部と、
前記補正部によって補正された集計値を、さらに交点間距離で正規化し、正規化集計値を算出する正規化部と、
を備え、
前記検出部は、
正規化集計値が第2の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する、
直線検出装置。 An arbitrary straight line in the target image is obtained by using a length ρ of a perpendicular drawn from the reference point of the target image to an arbitrary straight line in the target image and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point. A Hough transforming unit that transforms a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing,
For each coordinate (θ, ρ) in the Hough space, a counting unit that counts the number of times converted by the Hough converting unit;
a correction unit that corrects the total value for each coordinate (θ, ρ) by weighting according to the values of ρ and θ;
A detection unit that detects a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold;
A straight line in the target image corresponding to an arbitrary coordinate (θ, ρ) in the Hough space obtains an intersection where the outer periphery of the target image intersects, and calculates a distance between the intersections;
A normalization unit that further normalizes the total value corrected by the correction unit by the distance between the intersections, and calculates a normalized total value;
With
The detector is
Detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the normalized total value exceeds the second threshold;
Straight line detection device.
ハフ変換される前の対象画像に対して、アスペクト比を1:1に変換するアスペクト比変換処理を実行することにより、正方画像を生成するアスペクト比変換部、
を備える直線検出装置。 The straight line detection device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
An aspect ratio conversion unit that generates a square image by executing an aspect ratio conversion process for converting the aspect ratio to 1: 1 with respect to the target image before being subjected to the Hough conversion;
A straight line detection device.
前記ハフ変換が行われる前に前記対象画像を2値変換する2値変換部、
を備え、
前記対象画像内のある点がハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換されたとき、集計値に1が加算される直線検出装置。 The straight line detection device according to any one of claims 1 to 6 , further comprising:
A binary conversion unit that performs binary conversion on the target image before the Hough conversion is performed;
With
A straight line detection device in which 1 is added to a total value when a certain point in the target image is converted into coordinates (θ, ρ) in a Hough space.
前記対象画像内のそれぞれの点がハフ空間内の座標(θ、ρ)に変換されたとき、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値が集計値に加算される直線検出装置。 The straight line detection device according to any one of claims 1 to 6 ,
When each point in the target image is converted into coordinates (θ, ρ) in the Hough space, a value weighted by the size of the feature amount of each point in the target image is added to the total value Straight line detection device.
前記特徴量の大きさは線分強度を含む直線検出装置。 The straight line detection device according to claim 8 ,
The feature detection amount is a straight line detection device including a line segment intensity.
前記検出部は、前記交点間距離が第3の閾値以下となる直線については、正規化集計値の値によらず直線の検出対象から除外する直線検出装置。 The straight line detection device according to claim 1 ,
The detection unit is a straight line detection device that excludes a straight line whose distance between the intersections is equal to or less than a third threshold value from a detection target of a straight line regardless of a normalized total value.
前記交点間距離算出部は、
ハフ空間内の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線の前記交点間距離を算出するとき、ρ=0と置き換えた上で前記交点間距離を算出する簡易算出部、
を含む直線検出装置。 The straight line detection device according to claim 1 ,
The inter-intersection distance calculation unit
When calculating the distance between the intersections of the straight lines in the target image corresponding to the coordinates (θ, ρ) in the Hough space, a simple calculation unit that calculates the distance between the intersections after replacing ρ = 0.
A linear detection device including:
前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される直線検出装置。 A straight line detection device according to any one of claims 1 to 11 ,
The straight line detection device in which the reference point is set at an arbitrary coordinate in the target image.
前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、
を含む直線検出装置。 The straight line detection device according to any one of claims 1 to 12 , further comprising:
When the target image is a color image, a luminance image generation unit that generates a luminance image from the color image before the Hough transform is performed,
A linear detection device including:
前記対象画像に特徴量抽出処理が施された後、前記2値変換が行われる直線検出装置。 The straight line detection device according to claim 7 ,
A straight line detection apparatus in which the binary conversion is performed after a feature amount extraction process is performed on the target image.
前記特徴量抽出処理は輪郭抽出処理を含む直線検出装置。 The straight line detection device according to claim 14 ,
The feature amount extraction process is a straight line detection device including a contour extraction process.
ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計工程と、
ρの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正工程と、
補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出工程と、
ハフ空間内の任意の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線が、前記対象画像の外周と交わる交点を求めるとともに、交点間の距離を算出する交点間距離算出工程と、
前記補正工程によって補正された集計値を、さらに交点間距離で正規化し、正規化集計値を算出する正規化工程と、
を備え、
前記検出工程は、
正規化集計値が第2の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する、
直線検出方法。 An arbitrary straight line in the target image is obtained by using a length ρ of a perpendicular drawn from the reference point of the target image to an arbitrary straight line in the target image and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point. A Hough transforming step of transforming a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing,
For each coordinate (θ, ρ) in the Hough space, a counting step for counting the number of times converted by the Hough transform unit;
a correction step of correcting the total value for each coordinate (θ, ρ) by weighting according to the value of ρ;
A detection step of detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold;
An intersection distance calculation step of calculating an intersection point at which a straight line in the target image corresponding to an arbitrary coordinate (θ, ρ) in the Hough space intersects an outer periphery of the target image, and calculating a distance between the intersection points;
A normalization step of further normalizing the total value corrected by the correction step by the distance between the intersections and calculating a normalized total value;
With
The detection step includes
Detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the normalized total value exceeds the second threshold;
Straight line detection method.
ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計工程と、
θの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正工程と、
補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出工程と、
ハフ空間内の任意の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線が、前記対象画像の外周と交わる交点を求めるとともに、交点間の距離を算出する交点間距離算出工程と、
前記補正工程によって補正された集計値を、さらに交点間距離で正規化し、正規化集計値を算出する正規化工程と、
を備え、
前記検出工程は、
正規化集計値が第2の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する、
直線検出方法。 An arbitrary straight line in the target image is obtained by using a length ρ of a perpendicular drawn from the reference point of the target image to an arbitrary straight line in the target image and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point. A Hough transforming step of transforming a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing,
For each coordinate (θ, ρ) in the Hough space, a counting step for counting the number of times converted by the Hough transform unit;
a correction step of correcting the total value for each coordinate (θ, ρ) by weighting according to the value of θ;
A detection step of detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold;
An intersection distance calculation step of calculating an intersection point at which a straight line in the target image corresponding to an arbitrary coordinate (θ, ρ) in the Hough space intersects an outer periphery of the target image, and calculating a distance between the intersection points;
A normalization step of further normalizing the total value corrected by the correction step by the distance between the intersections and calculating a normalized total value;
With
The detection step includes
Detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the normalized total value exceeds the second threshold;
Straight line detection method.
ハフ空間内の各座標(θ、ρ)について、ハフ変換部によって変換された回数を集計する集計工程と、
ρおよびθの値に応じた重みづけにより、各座標(θ、ρ)に関する集計値を補正する補正工程と、
補正された集計値が第1の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する検出工程と、
ハフ空間内の任意の座標(θ、ρ)に対応する前記対象画像内の直線が、前記対象画像の外周と交わる交点を求めるとともに、交点間の距離を算出する交点間距離算出工程と、
前記補正工程によって補正された集計値を、さらに交点間距離で正規化し、正規化集計値を算出する正規化工程と、
を備え、
前記検出工程は、
正規化集計値が第2の閾値を超える座標(θ、ρ)を特定することにより、前記対象画像における直線を検出する、
直線検出方法。 An arbitrary straight line in the target image is obtained by using a length ρ of a perpendicular drawn from the reference point of the target image to an arbitrary straight line in the target image and an angle θ formed by the vertical line and a reference axis passing through the reference point. A Hough transforming step of transforming a straight line passing through an arbitrary point in the target image into coordinates (θ, ρ) in the Hough space by expressing,
For each coordinate (θ, ρ) in the Hough space, a counting step for counting the number of times converted by the Hough transform unit;
a correction step of correcting the total value for each coordinate (θ, ρ) by weighting according to the values of ρ and θ;
A detection step of detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) in which the corrected total value exceeds the first threshold;
An intersection distance calculation step of calculating an intersection point at which a straight line in the target image corresponding to an arbitrary coordinate (θ, ρ) in the Hough space intersects an outer periphery of the target image, and calculating a distance between the intersection points;
A normalization step of further normalizing the total value corrected by the correction step by the distance between the intersections and calculating a normalized total value;
With
The detection step includes
Detecting a straight line in the target image by specifying coordinates (θ, ρ) where the normalized total value exceeds the second threshold;
Straight line detection method.
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