JP6260113B2 - エッジの抽出方法および設備 - Google Patents

Description

本発明は、エッジ抽出方法および設備に関し、詳しくは、適応的に目標エッジの勾配を強調するとともにノイズエッジの勾配を軽減し、且つ存在し得る外乱勾配を除去し目標エッジを正確に抽出するエッジ抽出方法および設備に関する。

従来のフラットベッドスキャナと比べ、非接触型の撮像装置（例えば、オーバーヘッドスキャナ又はデジタル撮像装置等）は平面物体だけではなく、一定の厚さを有する物体についても撮像することができる。例えば、オーバーヘッドスキャナを利用してブックの撮像を行うことができるためブックを単一のページに分解する必要はない。しかし、曲面撮像モードの制限を受け、スキャンにより得たブックの画像には曲面変形が生じる可能性がある。従って、通常、上下輪郭の補正モデルを採用して曲面変形について補正を行い、且つ補正結果の精度を保証するために、現在のページのエッジを抽出する必要がある。

従来のエッジ抽出方法では、通常、最大の勾配を有する曲線を追跡して物体のエッジを検出する。しかし、図１と図２に示されたように、例えば、オーバーヘッド型撮像装置を利用してブックなどの厚い物を撮像して得た画像は、現在のページのエッジ（即ち、目標エッジ）の付近に通常他のページのエッジ（即ち、ノイズエッジ）が存在するため、もし勾配に基づく方法を採用してページのエッジを追跡すれば、その他のページのエッジが現在のページのエッジの追跡結果の正確さに影響を与えることになる。また、現在のページのエッジ周辺の内容の勾配も追跡結果の正確さに影響を与える可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、適応的に目標エッジの勾配を強調するとともにノイズエッジの勾配を軽減することによって，勾配の方法に基づいて物体のエッジを正確に抽出する方法および設備を提供することにある。また、当該エッジの抽出方法および設備は、輪郭追跡の結果について、反復式のエッジ検出と補正を通じて存在し得る外乱勾配を除去し、且つ輪郭追跡結果を更新することによって、輪郭追跡の正確さを一層高めることができる。

以下に、本発明を簡単に説明して本発明の基本的な理解を提供する。この簡単な説明は、本発明に対する網羅的なものではない。また、本発明の肝心部分又は重要部分を決定する意図がなく、本発明の範囲を限定する意図もなく、簡単な形式で幾つかの概念を提供して後述のより詳しい説明の先行説明とすることに過ぎないことは、理解されるところである。

上述した目的を達するために、本発明の１つの実施例は、エッジ抽出方法を提供する。当該方法は、撮像した画像の中の各画素の勾配を推定する勾配推定ステップと；撮像した画像に含まれる対象物の目標エッジの勾配を強調し且つノイズエッジの勾配を軽減することにより、推定された勾配を調整し、調整後の勾配を現在の勾配とする勾配調整ステップと；現在の勾配に基づいて、対象物のエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、を含む。

本発明の好ましい実施形態によれば、勾配調整ステップにおいて、各画素点の隣接する所定の２つの領域間の勾配の差に基づいて決定した重みを利用して、推定された勾配に重みをかけることにより、目標エッジの勾配を強調するとともにノイズエッジの勾配を軽減する。

本発明のもう１つの好ましい実施形態によれば、次の数式により重み値を求めることができる：TB＝D_t/(D_b+ε)、ここで、D_t=max{f(N_t)}-min{f(N_t)}、D_b=max{f(N_b)}-min{f(N_b)}、N_t、N_bは各画素点の隣接する所定の２つの領域、D_tは領域N_tの中の最大勾配と最小勾配との差、D_bは領域N_bの中の最大勾配と最小勾配との差であり、且つD_t≧D_bであり、eは所定の定数である。

本発明のもう１つの好ましい実施形態によれば、当該エッジ抽出方法は、抽出されたエッジの平滑の度合いを検出し、抽出されたエッジが不正確なエッジであるかを決定する不正確エッジ決定ステップと、抽出されたエッジが不正確なエッジであることが決定された場合、現在の勾配について補正を行い補正後の勾配を現在の勾配とする勾配補正ステップと、所定の基準を満たすまでに、現在の勾配に基づいてエッジ抽出ステップと不正確エッジ決定ステップと勾配補正ステップとを繰り返す反復ステップと、をさらに含むことができる。

本発明のもう１つの好ましい実施形態によれば、勾配補正ステップは、抽出されたエッジの、信頼性が比較的に高い領域から所定の方向における対象物のエッジのトレンドを予測するエッジトレンド予測サブステップと、所定の方向において、エッジが平滑でない転換点を検出してから、抽出されたエッジの各点と、予測したトレンドとを比較するエッジ比較サブステップと、転換点から、抽出されたエッジにおいて、予測したトレンドとの差が所定の閾値より小さい第一点までの区間を不正確な区間とする不正確区間決定サブステップと、決定された不正確な区間の中の各点の勾配をゼロにセットする除去サブステップと、をさらに含むことができる。

本発明のもう１つの実施例は、エッジ抽出設備を提供する。当該エッジ抽出設備は、撮像した画像の中の各画素の勾配を推定する勾配推定ユニットと、撮像した画像に含まれる対象物の目標エッジの勾配を強調し、且つノイズエッジの勾配を軽減することにより推定された勾配を調整し、調整後の勾配を現在の勾配とする勾配調整ユニットと、現在の勾配に基づいて対象物のエッジを抽出するエッジ抽出ユニットと、を含む。

本発明のもう１つの実施例は記録媒体を提供する。当該記録媒体は、機械読み取り可能なプログラムコードを含み、情報処理設備にプログラムコードを実行させるときに、当該プログラムコードは情報処理設備に本発明による上記エッジ抽出方法を実行させる。

本発明のもう１つの実施例は、プログラムを提供する。当該プログラムは、機械が実行可能な命令を含み、情報処理設備に命令を実行させるときに、当該指令は情報処理設備に本発明による上記エッジ抽出方法を実行させる。

本発明の実施例によれば、非接触型撮像装置を利用して撮像した物の画像の目標エッジを適応的に強調すると同時にノイズエッジを抑制することにより，且つ存在し得る外乱勾配を除去し、すでに獲得した輪郭追跡結果を補正し、エッジ抽出精度を向上することができる。

以下の明細書に本発明の実施例の他の方面を説明する。詳細な説明は本発明の好ましい実施形態を十分に開示するためのものであり、本発明を限定するためのものではない。

図面を参照しながら行った以下の詳細な説明を参照して本発明をよりよく理解することができる。また、全ての図面において同一又は類似の符号を使用して同一又は類似のものを示す。図面は以下の説明とともに明細書に含まれ、明細書の一部を形成し、本発明の好ましい実施形態を例示し、本発明の原理と優れた点を説明するために用いられる。
非接触型撮像装置を利用して開いたブックについて撮像を行う概略図である。 図１に示された撮像操作によって獲得した撮像結果を示例する図である。 本発明の実施例のエッジ抽出方法を示すフローチャートである。 図３に示された勾配補正ステップにおける処理を詳細に説明するためのフローチャートである。 例示として撮像したブックの画像の上と下のエッジの勾配を示す勾配図である。 図６Aと６Bはそれぞれ適応的強調前と適応的強調後のページの上エッジの勾配を示す勾配図である。 図７Aと７Bは例示としてそれぞれ外乱勾配除去前と外乱勾配除去後のページのエッジの勾配を示す勾配図である。 本発明の実施例のエッジ抽出設備の構成を示すブロック框図である。 図８に示された勾配補正ユニットの構成を詳細に示すブロック図である。 本発明の実施例として採用された情報処理設備におけるパソコンの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の例示的な実施例について、付属の図面を参照しつつ説明する。明瞭にするために、明細書には実際の実施形態の技術的特徴の全ては説明されていない。しかし、実際の実施例の開発に当たって開発者の具体的な目標を達成するために実施形態に特定した決定を下る必要があることは理解されるところである。例えば、システムおよび業務内容の制限条件を満たすこと。また、これらの制限条件は実施形態によって変わることがある。さらに、開発作業は非常に複雑で時間がかかるものだが、当該内容の公開によって恩恵を受ける当業者にとってこのような開発作業は恒例の任務に過ぎないことも理解されるところである。

ここで説明すべきなのは、必要以上の詳細な説明により本発明がぼやけってしまうのを防ぐために図面には本発明と密接な関係を持つ装置の構造および/又は処理ステップのみを示し、本発明と密接な関係を有さない他の詳細は省略されている。

以下、図１乃至図１０を参照して本発明の実施例に係るエッジ抽出方法および設備を説明する。以下の実施例は、ブックを撮像の対象物とし、且つブックの現在のページの上エッジを例としたが、本発明はこれに限られることなく、ブックのページのその他のエッジの抽出、例えば、下エッジ、左エッジおよび右エッジの抽出にも適用でき、さらにブック以外の他の物のエッジの抽出にも適応できることは、理解されるところである。

まず、図３を参照して本発明の実施例に係るエッジ抽出方法を説明する。当該エッジ抽出方法は、勾配推定ステップS３０１と、勾配調整ステップS３０２と、エッジ抽出ステップS３０３とを含む。

具体的に、勾配推定ステップS３０１において、撮像した画像の中の各画素の勾配を推定し、図５に示された上、下エッジの勾配図を獲得する。具体的に、例えば、オーバーヘッドスキャナなどの非接触型撮像装置を利用してテープルの上に開いたブックの画像をキャッチし、図２に示された撮像結果の例を獲得する。当該勾配図は通常画像の中の各画素の画素値により得られるものである。開いたブックは一定の厚みがあるため、図５に示されたように，従来の技術を直接利用して得られる上、下エッジの勾配図は複数の曲線を含む。言い換えれば、得られたエッジ勾配図は、現在のページの目標エッジの勾配だけではなく、その他のページのノイズエッジの勾配をも含む。対象物エッジを抽出するための従来の技術は、通常以下の原理に基づくものである：対象物と背景との間に明らかな変化が存在するときに、対象物のエッジは画像中の、画素勾配が最も高い点にあるため、画像中の最も高い勾配を有する曲線を追跡して、対象物のエッジを抽出する。従って、目標エッジの勾配を強調し且つノイズエッジの勾配を軽減することが望ましい。このようにして対象物のエッジを正確に抽出することができる。

続いて、勾配調整ステップS３０２において、撮像した画像の中に含まれる対象物の目標エッジの勾配を強調し、且つノイズエッジの勾配を軽減することによって勾配推定ステップS３０１で獲得したエッジ勾配図を調整して、調整後の勾配を現在の勾配とする。

具体的に、勾配調整ステップS３０２において、各画素点の隣接する所定の２つの領域間の勾配の差に基づいて決定した重みを利用して勾配推定ステップS３０１で推定された勾配に重みをかけ、目標エッジの勾配を強調するとともにノイズエッジの勾配を軽減する。

好ましくは，以下の数式により重み値を算出する：
TB＝D_t/(D_b+ε)
ここで、D_t=max{f(N_t)}-min{f(N_t)}、D_b=max{f(N_b)}-min{f(N_b)}、N_t、N_bはそれぞれ各画素点の隣接する所定の２つの領域、D_tは領域N_tの中の最大勾配と最小勾配との差、D_bは領域N_bの中の最大勾配と最小勾配との差であり、且つD_t≧D_bであり、eは、D_b＝０の場合にも対応できるための所定の定数である。

具体的に、図６Aを参照して、ページの上エッジを例として、撮像原理から分かるように、存在し得るその他のページのノイズエッジは目標エッジの上方だけに現れる可能性しかない。仮に目標エッジ周辺が均一の背景を有すれば、目標エッジの下方領域の勾配が比較的に弱く、上方領域にはその他のページのノイズエッジが存在する可能性がある。この原理に基づいて、上述した数式について各画素点の隣接する所定の２つの領域はそれぞれ各画素の上下の隣接する領域を指す。

続いて、ステップS３０１において獲得した原始勾配画像を平滑化し、画像雑音の影響を軽減する。その後、各画素について、その上下隣接する領域の最大勾配値を算出する。この例においては、N_tは画素の上方領域を指し、N_bは画素の下方領域を指す。領域の大きさは経験値である。また、D_t、D_bはそれぞれ画素の上方領域と下方領域の中の最大勾配値と最小勾配値との差である。目標エッジについて、以上の仮定から分かるように、その下方領域が均一の背景を有するためそのD_b値が比較的に小さい。また、上方領域にはノイズエッジが存在するためD_t値が比較的に大きい。ノイズエッジについて、その下方領域が均一性を有しないためそのD_b値が比較的に大きい。

従って、上記の数式から明らかなように、目標エッジの重みはノイズエッジの重みより遥かに大きい。従って、算出した各画素点の重みを利用して原始勾配図に重みをかけ、目標エッジの勾配を強調すると同時に、ノイズエッジの勾配を軽減する。例えば、図６Bは重み付け後に得られた現在のページの上エッジの勾配図である。図６Bから明らかなように、目標エッジはノイズエッジより多く強調されたため調整後の勾配図に基づいて目標エッジを正確に抽出することができる。

また、ここはページの上エッジを例として如何に原始勾配図を調整するかを説明したが、本発明はこれに限られず、ページの下エッジ、左エッジおよび右エッジについて調整を行うことは理解されるところである。

例えば、ページの下エッジの勾配を調整するときに、上述した数式について、このとき、ページの下エッジの上方領域が均一性を有し、下方領域は雑音干渉が存在するため均一性を有しない。従って、このときに、N_tは下方領域であり、N_bは上方領域である。従って、目標エッジであるページの下エッジにとって、その上方領域は均一の背景を有するためそのD_b値が比較的に小さい。また、下方領域にはノイズエッジが存在するためD_t値が比較的に大きい。ノイズエッジについて、その上方領域が均一性を有しないため、D_b値が比較的に大きい。同じく、上述した数式により算出した重みを利用してページの下エッジの原始勾配図に重みをかけることで、目標エッジである現在のページの下エッジの勾配を強調すると同時にノイズエッジであるその他のページの下エッジを軽減する。

同じく、ページの左エッジと右エッジの勾配調整もその原理が上記の例と同じである。しかし、撮像原理から明らかなように、左エッジと右エッジについてそのノイズエッジはそれぞれその左又は右にあり、且つその勾配図の算出は上下エッジの勾配図に垂直な方向（即ち，左右方向）で行う。従って、上記の重み算出数式は、N_t、N_bがそれぞれ左右隣接する領域を指し、その他の操作は上エッジの勾配調整に類似するためここでは説明を省略する。

続いて、エッジ抽出ステップS３０３において、勾配調整ステップS３０２で獲得した現在の勾配に基づいて、対象（本例ではブックである）のエッジを抽出することができる。勾配図に基づいて目標エッジを抽出する方法は当該技術分野の公知技術であるためここでは説明を省略する。例えば，Eric N. Mortensen and William A. Barrett， Interactive Segmentation with Intelligent Scissors， Graphical Models and Image Processing， No. ６０， pp.３４９-３８４，１９９８に記載の方法を参照できる。

上述したステップS３０１乃至S３０３での処理を経て、目標エッジの勾配を強調したと同時にノイズエッジの勾配を軽減したが、従来技術の方法を利用して強調後のエッジ勾配に基づいて正確なエッジを追跡できる保証はない。従って、上述した調整後の勾配に基づいて抽出した対象エッジについて検出と補正を行い、エッジ抽出の精度を高める必要がある。本発明は、反復式のエッジ補正方法を提供し、且つ本発明の好ましい実施形態によれば、当該エッジ抽出方法は、不正確エッジ決定ステップS３０４と、勾配補正ステップS３０５と、反復ステップS３０６とを含む。

不正確エッジ決定ステップS３０４において、ステップS３０３で抽出されたエッジの平滑の度合いを検出し、抽出されたエッジが不正確なものであるかを決定する。

具体的に、以下のようにエッジの平滑の度合いを検出することができる：撮像原理から明らかなように、仮に正確なブックのエッジの曲線が平滑な線であり、且つ抽出した上エッジの中心付近の信頼性が比較的に高い。従って、図７Aに示されたように、上エッジの右半分を例として、中心から曲線の各点（x, y）を検出し、N個の画素を挟んでその右側の点（x’, y’）について、x’=x+Nであり、もし|y’-y|>N*kであれば、曲線が平滑ではないことを意味する。ここで、N、kはいずれも経験値であり、実際使用するときに実験結果に基づいて決定することができる。一旦点（x０, y０）の右側に平滑ではない箇所が存在することを検出したら、当該点の右側の勾配が外乱勾配であることを決定し、即ち、不正確なエッジを追跡する可能性がある。従って、外乱勾配を補正する必要がある。また、当該平滑度検出方法は例示的なものであり、本発明を限制するものではなく、且つ当業者が当該技術分野における公知の任意の方法によって曲線の平滑の度合いを検出することができることは理解されるところである。

続いて、勾配補正ステップS３０５において、抽出されたエッジが不正確であることを不正確エッジ決定ステップS３０４で決定した場合、現在の勾配を補正し、補正後の勾配を現在の勾配とする。

具体的に、図４に示されたように、勾配補正ステップS３０５は、エッジトレンド予測サブステップS４０１と、エッジ比較サブステップS４０２と、不正確区間決定サブステップS４０３と、除去サブステップS４０４とをさらに含むことができる。

具体的に、エッジトレンド予測サブステップS４０１において、抽出されたエッジの信頼性の比較的に高い領域から、所定の方向における対象エッジのトレンドを予測することができる。上記のエッジの右側を例として、上エッジ曲線の中心からの部分の信頼性が比較的に高く、且つ所定の方向が右側方向である。従って、上述したように、第t回の反復について、仮に不正確エッジ決定ステップS３０４で点（x０, y０）の右側に平滑ではない部分が存在することを検出したら、第t-１回反復で決定した勾配g_t-１(x, y)に基づいて抽出されたエッジ曲線において点（x０, y０）から左側のM（Mは所定の数値である）個の連続する点に基づいて１本の直線を推定し、当該直線は正常範囲内のページのエッジトレンドを示す。即ち、直線を当てはめる方法に基づいてページのエッジトレンドを予測する。また、当該直線を当てはめる方法は単にエッジトレンドを予測する方法を例示するものであり、本発明を限制するものではない。当業者がその他の方法を利用してトレンドを予測することができることは理解されるところである。

続いて、エッジ比較サブステップS４０２では、所定の方向において、エッジが平滑でなくなった転換点を検出したときから、抽出されたエッジの各点と、予測したトレンドとを比較することができる。

具体的に、当該実施例では、所定の方向は右側の方向であり、転換点は点（x０, y０）であり、比較作業は、抽出されたエッジにおける点（x０, y０）から右への各点と、予測したトレンドとの距離が所定の閾値より小さいかを決定することである。

それから，不正確区間決定サブステップS４０３において、転換点から、抽出されたエッジ上における、予測したトレンドとの差が所定の閾値より小さい第一点までの区間を不正確な区間として決定することができる。具体的には、図７Aに示されたように、エッジ比較サブステップS４０２で比較した結果に基づいて、抽出されたエッジにおいて、予測した直線との間の距離が所定の閾値より小さい第一点（x１, y１）に対して、予測されたエッジにおける転換点（x０, y０）から点（x１, y１）までの部分を不正確な区間として決定する。

続いて、除去サブステップS４０４において、決定された不正確な区間の中の各点の勾配をゼロにセットすることができる。具体的に図７Bに示されたように、不正確区間決定サブステップS４０４において決定した不正確な区間（例えば点（x０, y０）から点（x１, y１まで））の中の各点が対応する勾配をゼロにセットし、勾配補正後の勾配図g_t+１(x, y)を獲得する。また、ノイズエッジの外乱勾配をゼロにセットすることにより、ノイズエッジを軽減し、目標エッジをさらに正確に抽出することができる。

図３に戻り、反復ステップS３０６において、所定の基準に達するまでに、現在の勾配に基づいて、エッジ抽出ステップS３０３と、不正確エッジ決定ステップS３０４と、勾配補正ステップS３０５とを繰り返して実行する。具体的に、エッジ抽出ステップS３０３において、再び勾配補正ステップS３０５で獲得した補正後の勾配図g_t+１(x, y)に基づいて対象物のエッジを抽出し、且つ当該エッジ抽出結果は、第t+１回反復の入力として不正確エッジ決定ステップS３０４に入力される。もし或る回の反復過程で不正確エッジ決定ステップS３０４において不正確なエッジが検出されなかったら、抽出されたエッジが平滑であることを意味し、即ち、このときに抽出されたエッジの正確さが所定の要求を満たしたので反復手順を終了し、最終のエッジ抽出結果を出力する。

以上の実施例は目標ページの上エッジの右側だけについて説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の原理に基づいて任意のエッジを処理することができ、さらにブック以外のその他の物のエッジについても処理を行うことができることは理解されるところである。

以上、図１-７Bを参照しながら本発明の実施例に係るエッジ抽出方法を詳しく説明してきたが、図に示されたフローチャートはただ例示的なものであって、実際の応用と具体的な要求によって上述した方法の流れを変えることができる。例えば、必要に応じて、上述した方法の中の一部のステップの実行順番を調整し、或いは一部の処理ステップを省略又は追加することができることは、当業者には理解されるところである。

本発明の実施例に係るエッジ抽出方法に対応して、本発明の実施例はエッジ抽出設備をも提供する。

具体的に、図８に示されたように、エッジ抽出設備は、勾配推定ユニット８０１と、勾配調整ユニット８０２と、エッジ抽出ユニット８０３とを含む。以下、図８を参照しながらエッジ抽出設備の各ユニットの機能について説明する。

勾配推定ユニット８０１は、撮像した画像の中の各画素の勾配を推定する。例えば、勾配推定ユニット８０１は、図２に示された画像の中の各画素の勾配値を算出し、対象エッジと背景との対比から、図５に示されたブックの上、下エッジの勾配図を獲得することができる。

勾配調整ユニット８０２は、撮像した画像に含まれた対象物の目標エッジの勾配を強調し、且つノイズエッジの勾配を軽減することにより勾配推定ユニット８０２が推定された勾配を調整し、調整後の勾配を現在の勾配とする。好ましくは、上述した数式により決定した重みを利用して推定された勾配に重みをかけることで目標エッジの勾配を強調しノイズエッジの勾配を軽減する。具体的な調整手順は以上の本発明の実施例の方法における説明を参照することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。

エッジ抽出ユニット８０３は現在の勾配に基づいて対象物（本実施例ではブックである）のエッジを抽出する。

上述したように、勾配推定ユニット８０１と、勾配調整ユニット８０２と、エッジ抽出ユニット６０３の処理を経て、エッジ抽出の正確さを或る程度高めることができるが、抽出されたエッジが実際のページのエッジであることを保証することができない。従って、好ましくは、本発明の実施例に係るエッジ抽出設備は、不正確エッジ決定ユニット８０４と、勾配補正ユニット８０５と、反復ユニット８０６とをさらに備えることができる。これらのユニットは抽出されたエッジについて反復式の検出と補正を行うことができるため、エッジ抽出の正確さを一層高めることができる。

具体的に、不正確エッジ決定ユニット８０４は、検出エッジ抽出ユニット８０３が抽出したエッジの平滑の度合いを検出し、抽出されたエッジが不正確なものであるかを決定する。好ましくは、例として、ブックの画像の上エッジについて、仮に実際のエッジが平滑であり、且つブックのエッジの中心から左右両側へその平滑の度合いを検出し、第t回の反復の中でその右側の曲線が平滑でなくなった転換点（x０, y０）を検出する。

不正確エッジ決定ユニット８０４は、抽出されたエッジが不正確なものであることを決定した場合、勾配補正ユニット８０５は、現在の勾配を補正し、補正後の勾配を現在の勾配とする。好ましくは、勾配補正ユニット８０５は、エッジトレンド予測サブユニット９０１と、エッジ比較サブユニット９０２と、不正確区間決定サブユニット９０３と、除去サブユニット９０４とをさらに含むことができる。以下、図９を参照しながら勾配補正ユニット８０５の各サブユニットの機能を説明する。

エッジトレンド予測サブユニット９０１は、抽出されたエッジの、信頼性の比較的に高い領域から所定の方向における対象物のエッジのトレンドを予測する。好ましくは、例として、直線を当てはめる方法に基づいて、抽出されたエッジにおける、不正確エッジ決定ユニット８０４が決定した転換点（x０, y０）から左側のM（Mは所定値である）個の連続する点により転換点（x０, y０）の右側のエッジトレンドを予測する。

エッジ比較サブユニット９０２は、所定の方向（当該実施例では右側の方向である）において、平滑でなくなった転換点（x０, y０）を検出したときから、抽出されたエッジにおける各点と、エッジ予測サブユニット９０１が予測したトレンドとを比較する。

不正確区間決定サブユニット９０３は、抽出されたエッジにおける、転換点（x０, y０）から、予測したトレンドとの差が所定の閾値より小さい第一点までの区間、即ち、図７Aに示された点（x０, y０）から点（x１, y１）までの区間を不正確な区間として決定する。

除去サブユニット９０４は、不正確区間決定サブユニット９０３が決定された不正確な区間の中の各点の勾配をゼロにセットすることによって外乱勾配の影響を除去し、目標エッジの勾配をさらに強調する。

図８に戻り、反復ユニット８０６は、所定の基準を満たすまでに、現在の勾配に基づいてエッジ抽出ユニット８０３と、不正確エッジ決定ユニット８０４と、勾配補正ユニット８０５との処理を繰り返して実行する。もし或る反復の中で不正確なエッジが検出されなかったら、抽出されたエッジ曲線が平滑であり、即ち、エッジを抽出するための正確さの要求を満たしたことを意味し、反復手順を終了し最終のエッジ抽出結果を出力する。

説明すべきなのは、本発明の実施例に記載の設備は前記方法の実施例に対応するものであるため、設備の実施例の中で説明していない部分について、方法の実施例の相応する箇所を参照することができる。ここでは詳細な説明を省略する。

また、指摘すべきなのは、上述した一連の処理と設備はソフトウェアおよび/またはファームウェアにより実現することができる。ソフトウェアおよび/またはファームウェアにより実現する場合、記録媒体またはネットワークから専用のハードウェアを有するコンピュータ、例えば、図１０に示されたパソコン１０００へ当該ソフトウェアを構成するプログラムをインストールすることができる。当該コンピュータは、各種のプログラムがインストールされたときに、各種の機能などを実行することができる。

図１０において、セントラルプロセッシングユニット（CPU）１００１は、読み取り専用メモリ（ROM）１００２に記録されたプログラム又は記録部１００８からランダムアクセスメモリ（RAM）１００３にアップロードされたプログラムに基づいて各種の処理を行う。RAM１００３には、必要に応じてCPU１００１が各種の処理等を実行するときに必要なデータをも記録する。

CPU１００１、ROM１００２とRAM１００３はバス１００４を介して互いに接続される。入力/出力インタフェース１００５もバス１００４に接続される。

以下の要素も入力/出力インタフェース１００５に接続される：キーボードやマウス等を含む入力部１００６；例えばブラウン管（CRT）や液晶ディスプレイ（LCD）等のモニタやスピーカー等を含む出力部１００７；ハードディスク等を含む記録部１００８；例えばLANカード等のネットワークインタフェースカードやモデム等を含む通信部１００９。また、通信部１００９はネットワーク、例えばインターネットを介して通信処理を行う。

必要に応じて、ドライブ１０１０も入力/出力インタフェース１００５に接続される。取り外し可能な媒体１０１１、例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶装置等を、必要に応じてドライブ１０１０に挿入し、その中から読み出されたコンピュータプログラムは必要に応じて記録部１００８にインストールされる。

ソフトウェアを介して前記一連の処理を実行する場合、ネットワーク、例えばインターネット、又は記録媒体、例えば取り外し可能な媒体１０１１からソフトウェアを構成するプログラムをインストールする。

当業者が理解されるように、ここでの記録媒体は、図１０に示されたような、中にプログラムが記録され、設備と分離して配布しユーザにプログラムを提供する取り外し可能な媒体１０１１には限らない。取り外し可能な媒体１０１１の例として、磁気ディスク(フロッピーディスク(登録商標)を含む)、光ディスク(コンパクトディスク（CD）による読み出し専用メモリー(CD-ROM)とデジタル多用途ディスク(DVD)を含む)、光磁気ディスク（ミニディスク(MD)(登録商標)を含む)と半導体記憶装置などを含む。また、記録媒体は、ROM１００２や記録部１００８に含まれるハードディスクであっても良い。その中にプログラムが記録され、且つそれを記録する設備と一緒にユーザに配布される。

また、上記一連の処理を実行するステップは、自然に明細書に説明された時間順で行うことができるが、必ずしも時間順に従って実行する必要はない。一部のステップは並行に又は個別に実行されでも良い。

本発明とその特徴を詳細に説明してきたが、添付の請求の範囲の要旨と範囲内に本発明に対する様々な変更、改善又は均等物を設計することができるものと認めるべきである。また、用語「含む」又はその他の形式の表現は、排他的ではない「含む」を意味する。よって、一連の要素を含む過程、方法、物品又は設備は、その要素だけではなく、明確に列挙されていないその他の要素も含む。また、これらの過程、方法、物品又は設備に固有の要素をも含む。更なる限定がない場合、「１つの…を含む」で記載した要素は、前記要素を含む過程、方法、物品又は設備に他の同様な要素の存在を排除しない。

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
エッジ抽出方法であって、
撮像した画像の中の各画素の勾配を推定する勾配推定ステップと；
撮像した画像に含まれる対象物の目標エッジの勾配を強調し且つノイズエッジの勾配を軽減することにより、推定された勾配を調整し、調整後の勾配を現在の勾配とする勾配調整ステップと；
現在の勾配に基づいて、対象物のエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、
を含むエッジ抽出方法。
（付記２）
前記勾配調整ステップにおいて、各画素点の隣接する所定の２つの領域間の勾配の差に基づいて決定した重みを利用して、推定された勾配に重みをかけることにより、目標エッジの勾配を強調するとともにノイズエッジの勾配を軽減する付記１に記載の方法。
（付記３）
次の数式により前記重みTBを求める：TB＝D_t/(D_b+ε)、ここで、D_t=max{f(N_t)}-min{f(N_t)}であり、D_b=max{f(N_b)}-min{f(N_b)}であり、N_t、N_bは各画素点の隣接する所定の２つの領域を示し、D_tは領域N_tの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、D_bは領域N_bの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、且つD_t≧D_bであり、eは所定の定数である、付記２に記載の方法。
（付記４）
前記エッジ抽出ステップの後に、
抽出されたエッジの平滑の度合いを検出し、抽出されたエッジが不正確なエッジであるかを決定する不正確エッジ決定ステップと；
抽出されたエッジが不正確なエッジであることが決定された場合、現在の勾配について補正を行い、補正後の勾配を現在の勾配とする勾配補正ステップと；
所定の基準を満たすまでに、現在の勾配に基づいて前記エッジ抽出ステップと前記不正確エッジ決定ステップと前記勾配補正ステップとを繰り返して実行する反復ステップと、
をさらに含む付記１に記載の方法。
（付記５）
前記勾配補正ステップは、
抽出されたエッジの、信頼性が比較的に高い領域から所定の方向における前記対象物のエッジのトレンドを予測するエッジトレンド予測サブステップと；
前記所定の方向において、エッジが平滑でない転換点を検出してから、抽出されたエッジの各点と、予測したトレンドとを比較するエッジ比較サブステップと；
前記転換点から、抽出されたエッジにおいて、予測したトレンドとの差が所定の閾値より小さい第一点までの区間を不正確な区間とする不正確区間決定サブステップと；
決定された不正確な区間の中の各点の勾配をゼロにセットする除去サブステップと；
をさらに含む付記４に記載の方法。
（付記６）
前記エッジ予測サブステップにおいて直線を当てはめる方法に基づいて前記対象物のエッジのトレンドを予測する付記５に記載の方法。
（付記７）
前記対象物はブックである付記１乃至６のいずれかに記載の方法。
（付記８）
エッジ抽出設備であって、
撮像した画像の中の各画素の勾配を推定する勾配推定ユニットと；
撮像した画像に含まれる対象物の目標エッジの勾配を強調し且つノイズエッジの勾配を軽減することにより、推定された勾配を調整し、調整後の勾配を現在の勾配とする勾配調整ユニットと；
現在の勾配に基づいて、対象物のエッジを抽出するエッジ抽出ユニットと、
を備えるエッジ抽出設備。
（付記９）
前記勾配調整ユニットにおいて、各画素点の隣接する所定の２つの領域間の勾配の差に基づいて決定した重みを利用して、推定された勾配に重みをかけることにより、目標エッジの勾配を強調するとともにノイズエッジの勾配を軽減する付記８に記載の設備。
（付記１０）
次の数式により前記重みTBを求める：TB＝D_t/(D_b+ε)、ここで、D_t=max{f(N_t)}-min{f(N_t)}であり、D_b=max{f(N_b)}-min{f(N_b)}であり、N_t、N_bは各画素点の隣接する所定の２つの領域を示し、D_tは領域N_tの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、D_bは領域N_bの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、且つD_t≧D_bであり、eは所定の定数である付記９に記載の設備。
（付記１１）
抽出されたエッジの平滑の度合いを検出し、抽出されたエッジが不正確なエッジであるかを決定する不正確エッジ決定ユニットと；
抽出されたエッジが不正確なエッジであることが決定される場合、現在の勾配について補正を行い、補正後の勾配を現在の勾配とする勾配補正ユニットと；
所定の基準を満たすまでに、現在の勾配に基づいて前記エッジ抽出ユニットと前記不正確エッジ決定ユニットと前記勾配補正ユニットにおける処理を繰り返して実行する反復ユニットと、
をさらに備える付記８に記載の設備。
（付記１２）
前記勾配補正ユニットは、
抽出されたエッジの、信頼性が比較的に高い領域から所定の方向における前記対象物のエッジのトレンドを予測するエッジトレンド予測サブユニットと；
前記所定の方向において、エッジが平滑でない転換点を検出してから、抽出されたエッジの各点と、予測したトレンドとを比較するエッジ比較サブユニットと；
前記転換点から、抽出されたエッジにおいて、予測したトレンドとの差が所定の閾値より小さい第一点までの区間を不正確な区間とする不正確区間決定サブユニットと；
決定された不正確な区間の中の各点の勾配をゼロにセットする除去サブユニットと；
をさらに備える付記１１に記載の設備。
（付記１３）
前記エッジ予測サブステップにおいて直線を当てはめる方法に基づいて前記対象物のエッジのトレンドを予測する付記１２に記載の設備。
（付記１４）
前記対象物はブックである付記８乃至１３のいずれかに記載の設備。

Claims (8)

1. エッジ抽出方法であって、
   撮像した画像の中の各画素の勾配を推定する勾配推定ステップと、
   撮像した画像に含まれる対象物の目標エッジの勾配を強調し且つノイズエッジの勾配を軽減することにより、推定された勾配を調整し、調整後の勾配を現在の勾配とする勾配調整ステップと、
   現在の勾配に基づいて、対象物のエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、
   を含み、
   前記勾配調整ステップにおいて、各画素点の隣接する所定の２つの領域間の勾配の相違に基づいて決定した重みを利用して、推定された勾配に重みをかけることにより、前記目標エッジの勾配を強調するとともに前記ノイズエッジの勾配を軽減する、方法。
2. TB＝D _t /(D _b +ε)により前記重みTBを求め、ここで、D_t=max{f(N_t)}-min{f(N_t)}であり、D_b=max{f(N_b)}-min{f(N_b)}であり、N_t、N_bは各画素点の隣接する所定の２つの領域を示し、D_tは領域N_tの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、D_bは領域N_bの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、且つD_t≧D_bであり、εは所定の定数である、請求項１に記載の方法。
3. 前記エッジ抽出ステップの後に、
   抽出されたエッジの平滑の度合いを検出し、抽出されたエッジが不正確なエッジであるかを決定する不正確エッジ決定ステップと、
   抽出されたエッジが不正確なエッジであることが決定された場合、現在の勾配について補正を行い、補正後の勾配を現在の勾配とする勾配補正ステップと、
   所定の基準を満たすまでに、現在の勾配に基づいて前記エッジ抽出ステップと前記不正確エッジ決定ステップと前記勾配補正ステップとを繰り返して実行する反復ステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記勾配補正ステップは、
   抽出されたエッジの、信頼性が比較的に高い領域から所定の方向における前記対象物のエッジのトレンドを予測するエッジトレンド予測サブステップと、
   前記所定の方向において、エッジが平滑でない転換点を検出してから、抽出されたエッジの各点と、予測したトレンドとを比較するエッジ比較サブステップと、
   前記転換点から、抽出されたエッジにおいて、予測したトレンドとの差が所定の閾値より小さい第一点までの区間を不正確な区間とする不正確区間決定サブステップと、
   決定された不正確な区間の中の各点の勾配をゼロにセットする除去サブステップと、
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. エッジ抽出装置であって、
   撮像した画像の中の各画素の勾配を推定する勾配推定ユニットと、
   撮像した画像に含まれる対象物の目標エッジの勾配を強調し且つノイズエッジの勾配を軽減することにより、推定された勾配を調整し、調整後の勾配を現在の勾配とする勾配調整ユニットと、
   現在の勾配に基づいて、対象物のエッジを抽出するエッジ抽出ユニットと、
   を含み、
   前記勾配調整ユニットは、各画素点の隣接する所定の２つの領域間の勾配の相違に基づいて決定した重みを利用して、推定された勾配に重みをかけることにより、目標エッジの勾配を強調するとともにノイズエッジの勾配を軽減する、装置。
6. TB＝D _t /(D _b +ε)により前記重みTBを求め、ここで、D_t=max{f(N_t)}-min{f(N_t)}であり、D_b=max{f(N_b)}-min{f(N_b)}であり、N_t、N_bは各画素点の隣接する所定の２つの領域を示し、D_tは領域N_tの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、D_bは領域N_bの中の最大勾配と最小勾配との差を示し、且つD_t≧D_bであり、εは所定の定数である、請求項５に記載の装置。
7. 抽出されたエッジの平滑の度合いを検出し、抽出されたエッジが不正確なエッジであるかを決定する不正確エッジ決定ユニットと、
   抽出されたエッジが不正確なエッジであることが決定される場合、現在の勾配について補正を行い、補正後の勾配を現在の勾配とする勾配補正ユニットと、
   所定の基準を満たすまでに、現在の勾配に基づいて前記エッジ抽出ユニットと前記不正確エッジ決定ユニットと前記勾配補正ユニットにおける処理を繰り返して実行する反復ユニットと、
   をさらに含む、請求項５に記載の装置。
8. 前記勾配補正ユニットは、
   抽出されたエッジの、信頼性が比較的に高い領域から所定の方向における前記対象物のエッジのトレンドを予測するエッジトレンド予測サブユニットと、
   前記所定の方向において、エッジが平滑でない転換点を検出してから、抽出されたエッジの各点と、予測したトレンドとを比較するエッジ比較サブユニットと、
   前記転換点から、抽出されたエッジにおいて、予測したトレンドとの差が所定の閾値より小さい第一点までの区間を不正確な区間とする不正確区間決定サブユニットと、
   決定された不正確な区間の中の各点の勾配をゼロにセットする除去サブユニットと、
   をさらに含む、請求項７に記載の装置。

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