JPH01102687A - 円検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、対象風景から円の存在を検出する円検出装置
に係り、特に円検出の高速化、信頼性向上を実現する技
術に関する。

（従来の技術） 円検出装置としては従来例えば第９図に示すようなもの
がある。同図において、１はカメラ等の画像入力部、２
は入力画像からエツジ構成点を検出するエツジ検出部、
３は該エツジ構成点を書き込む画像メモリ、４はエツジ
画像中において円検出領域を設定するマスク設定部、５
は該マスクの中心点（この中心点はエツジ画像中の任意
の点に設定される）からエツジ構成点までの距離を算出
する距離算出部、６は該距離値に基づきエツジ構成点の
ヒストグラムを作成する距離ヒストグラム作成部、７は
該ヒストグラム上のピーク点を検出するピーク検出部、
８は該ピーク点の頻度が所定閾値を越えるか否かにより
前記任意点が円の中心点か否かを判別し、ピーク点の頻
度が所定閾値を越えたときには当該マスク中心点を円の
中心点として出力する円中心検出部、９は検出された円
のデータ（中心点、半径等）を出力するデータ出力部で
ある。

かかる装置は、第１０図（ａ）に示すように、画像メモ
リ３に格納されたエツジ画像Ａ　（ｘ。

ｙ）の任意の点に所定の大きさのマスクＭを設定し、該
マスクＭの中心点から該マスクＭ内のエツジ構成点まで
の距離を算出して第１０図（ｂ）。

（ｃ）、（ｄ）のような距離ヒストグラムを作成する。

そして、マスクＭ１の場合のヒストグラム（第１０図ｂ
）のように、あるピーク点が所定閾値Ｋを越えるときに
エツジ構成点列Ａは円であると判別してマスクＭ□の中
心点位置（Ｘ□。

ｙ□）および距１ｇｒ等のデータを出力し、マスクＭ２
　、Ｍ３の場合のヒストグラム（第１０図Ｃ１ｄ）のよ
うにピーク点が閾値以下のときは、当該マスクＭ２　、
Ｍ：ｉの内には円が存在しないと判別するようになって
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、かかる従来の円検出装置にあっては、エツジ
画像中の任意の点を中心点としてマスクを該定し、該マ
スク内に存在するすべてのエツジ構成点に関して距離値
を算出してヒストグラムを作成していたために、円検出
の速度が遅れるとともに、特に第１０図（ａ）において
マスクＭ３として示したような一部に円弧を含む画像に
関しては、そこに他の線分が数多く存在すると距離ヒス
トグラムのピーク点が閾値を越えてしまい、検出すべき
真の円がないのに円検出をしてしまうという誤検出の可
能性があった（第１０図の図形Ｃは形状が単純であるか
ら、先においては誤検出が生じないものとして説明した
）。

そこで、本発明の目的は、円検出の信頼性を高めるとと
もに円検出処理の高速化を可能とすることにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成して従来技術の問題点を解決するため、
本発明に係る円検出装置は、画像のエツジ構成点を検出
するエツジ検出手段と、任意点からエツジ構成点までの
距離を算出して距離ヒストグラムを作成するヒストグラ
ム作成手段と、該ヒストグラム上のピーク点を検出して
円の存在を検出する円存在検出手段とを備えるものを技
術的前提として横方向のエツジ強度および縦方向のエツ
ジ強度をそれぞれ算出するエツジ強度算出手段と、該算
出されたエツジ強度に基づきエツジ構成点の法線方向を
算出する法線方向算出手段と、当該エツジ構成点と前記
任意点とを結ぶ直線の方向を算出する方向性算出手段と
、該直線の方向が前記法線方向を基準する所定範囲内の
値であることを判別したときに当該エツジ構成点を抽出
してヒストグラム作成手段に出力する比較判定手段とを
備える。

〔実施例〕

以下添付図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る円検出装置の一例を示すものであ
る。

まず構成を説明すると、第１図において１１はカメラ等
の画像入力部、１２は入力画像から横方向のエツジ強度
を算出して画像メモリ１３に書き込む横方向エツジ強度
算出部、１４は入力画像から縦方向のエツジ強度を算出
して画像メモリ１５に書き込む縦方向エツジ強度算出部
、１６はこれらのデータから入力画像全体のエツジ構成
点を検出して画像メモリ１７に書き込むエツジ検出部、
１８は被検出円の最大半径ｒｎに応じて′（２ｒｎ＋１
）ｘ　（２ｒｎ＋１）の正方形状マスクを設定するマス
ク設定部、１９はエツジ画像から後述するような特定の
エツジ構成点を抽出するエツジ点抽出部、２０（±マス
ク内の各エツジ構成点について法線方向を算出する法線
方向算出部、２１はマスク中心点と各エツジ構成点とを
結ぶ直線の方向を算出する方向性算出部、２２は該算出
された直線方向と前記法線方向とを比較して、当該直線
の方向が法線方向を基準とする所定間値内にあるときに
当該エツジ構成点を抽出して後段へ出力する比較判定部
、２３はマスク中心点から抽出されたエツジ構成点まで
の距離を算出する距離算出部、２４は該算出された距離
に従ってヒストグラムを作成するヒストグラム作成部、
２５は該ヒストグラム上のピーク点を検出するピーク検
出部、２６は該ピーク点の頻度が所定閾値を越えるか否
かを判別し、該閾値な越えるときにはそのときのマスク
中心点を円中心として抽出する円中心検出部、２７は該
検出された円中心点、ピーク点の距離（円半径）、ピー
ク点頻度等を出力するデータ出力部である。

以下、本装置の作動について説明する。全体の処理フロ
ーは第２図に示す通りである。

まず画像入力部１１から入力した画像に対し、横方向エ
ツジ強度算出部１２、縦方向エツジ強度算出部１４にお
いて、それぞれ第３図に示すΔＸ、Δｙなるオペレータ
を作用させ、各方向のエツジ強度を算出して画像メモリ
１３．１５ヘスドアする（Ｓ−１）、（Ｓ−２）。

次にエツジ検出部１６において、横方向エツジ強度、縦
方向エツジ強度の少なくとも一方が所定閾値Ｔを越える
ときに当該画素をエツジ構成点として抽出し“１゛の値
をもたせ、閾値Ｔ以下のときには“０”の値をもたせて
画像メモリ１７にストアする（Ｓ−３）。尚、画像メモ
リ１３゜１５．１７にストアされた画像をそれぞれＨ（
ｘｐ　ｙ）ｓ　ｖ　（ｘｐ　ｙ）＃　Ａ　（ｘｐ　ｙ）
としておく。以上のエツジ検出処理の一例を第５図に例
示する。

次に、これらのエツジデータに基づいて半径ｒ□、ｒ２
　、ｒ３・・・ｒｎの円を検出するための処理に移る。

まず、マスク設定部１８において第４図に示すように縦
２ｒｎ＋１．横２ｒｎ＋１の正方形状マスクを設定する
（Ｓ−４）。マスクの大きさ２ｒｎ＋１は検出しようと
する最大の円（半径ｒｎ）がマスク内に入る大きさであ
る。

次に、法線方向算出部２０は、マスク内のエツジ点（Ａ
　（ｘ、ｙ）＝１である点）について、前記画像Ｈ（：
ｘ＋　ｙ）＊　Ｖ　（ｘｐ　ｙ）に基づいて法線方向φ
（ｘ、ｙ）を算出する（Ｓ−６）〜（Ｓ−Ｓ）。この法
線方向φ（ｘ、ｙ）は、第６図に示すように で与えられる。Ｈ（ｘ、ｙ）＝０の時はφ（ｘ　５ｙ）
＝９０°　（鉛直エツジ）、Ｖ（ｘ、ｙ）＝０の時はφ
（ｘ、ｙ）＝Ｏ°　（水平エツジ）となる。

他方、方向性算出部２１は、マスク中心点（ｉ、ｊ）と
エツジ構成点（ｘ、ｙ）を結ぶ直線の方向ω（ｘ、ｙ）
を算出する（Ｓ−９）。この方向ω（ｘ、ｙ）は、第７
図に示すようにによって与える。

次に比較判定部２２は、このようにして算出した法線方
向φ（ｘ、ｙ）と直線方向ω（ｘ、ｙ）とを比較しくＳ
−１０）、 ω（ｘ、ｙ）−δ≦φ（ｘ、ｙ）≦ω（ｘ　＋ｙ）＋δ
の時は、エツジ構成点（ｘ、ｙ）は、マスク中心点（ｉ
、ｊ）を中心とする円弧上の点として当該エツジ構成点
（ｘ、ｙ）を抽出する。これ以外のエツジ構成点は円弧
上の点ではないから抽出は行なわない。第７図に示す場
合、エツジ点（Ｘ□、ｙユ）は円弧上の点として抽出さ
れ、エツジ点（Ｘ２　＃　ｙ２　）は円弧上の点ではな
いとして抽出されない。

さて、これ以後の処理は従来装置と同様であるが本装置
の場合は、比較判定部２２で抽出されたエツジ構成点に
ついてのみ行なう。

まず、距離算出部２３は、抽出されたエツジ構成点（ｘ
、ｙ）とマスク中心点（ｉ、ｊ）の距離（ユークリッド
距離）ｄを算出する（Ｓ−１１）。

ｄ＝　　（ｘ−ｉ）２−＋　（ｙ　　ｊ）”である。こ
の処理は、比較判定部２２で抽出されたすべてのエツジ
構成点について行なう。

次に、距離ヒストグラム作成部２４は、算出された距離
値に基づいてヒストグラムを作成しく５−５）、（Ｓ−
１２）、ピーク検出部２５において該ヒストグラム上の
ピーク点を検出し、該ピーク点の距離値Ｖα頻度にαを
算出する（Ｓ−１３）〜（Ｓ−１６）。

そして、円中心検出部２６において、頻度にαを所定の
閾値ＫＴＨと比較しくＳ−１７）、Ｋα≧ＫＴＨの時に
はマスク中心点（ｉ、ｊ）を中心とする半径ｒαの円が
存在すると判定し、データ出力部２７を介してマスク中
心点（円中心点）、ピーク点の距離値（円半径）、ピー
ク点の頻度等のデータを表示する（Ｓ−１８）。尚、Ｋ
α＜ＫＴＨの時には円は存在しないと判定する。

以上の処理を、エツジ画像Ａ　（ｘ、ｙ）においてマス
クを移動させながらすべての点について行なうことによ
り円の検出が終了する。

尚、この実施例ではエツジ画像Ａ　（ｘ、ｙ）上に正方
形のマスクを設定して円検出を行なったが、本発明はテ
ンプレートマツチングによる円検出にも適用可能である
。例えば第８図に示すようにテンプレート４０上に複数
のエツジ点列が乗っている場合、従来装置では高いマツ
チ度が得られるためにテンプレート４０の中心点（ｉ、
ｊ）を円中心点として検出する可能性があったが、本発
明によれば、エツジ点の法線方向を検出して円弧上のエ
ツジ点でないものは排除してヒストグラム作成を行なう
ため、誤検出を防止できることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る円検出装置によれば
、エツジ構成点の法線方向および該エツジ構成点とエツ
ジ画像上の任意の点とを結ぶ直線方向の各個を算出し、
該直線方向の値が法線方向の値を基準とする所定値内に
あるときにのみ、当該エツジ構成点を抽出して円の存在
判別を行なうようにしたから、法線方向との関係から円
弧上の点ではないと予め判別できる不要なエツジ点はヒ
ストグラム上に表われない。従って、円弧上の点である
蓄熱性の高いエツジ点についてだけ円検出処理が実行さ
れるので検出結果の信頼性が向上するとともに処理速度
が高速化するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る円検出装置の一例を示すブロック
図、第２図は本発明に係る円検出装置の作動例を示すフ
ローチャート、第３図はマスクの一例を示す図、第４図
はマスクの設定方法を例示する図、第５図は本発明装置
におけるエツジ検出処理の一例を示す図、第６図は法線
方向の算出例を示す図、第７図は特定エツジ点の抽出例
を示す図、第８図は本発明装置における他の処理方法を
例示する図、第９図は従来の円検出装置の一例を示すブ
ロック図、第１０図は従来の円検出装置における円検出
例を示す図である。 １２・・・横方向エツジ強度算出部 １４・・・縦方向エツジ強度算出部 １６・・・エツジ検出部 １９・・・特定エツジ点抽出部 ２０・・・法線方向検出部 ２１・・・方向性検出部 ２４・・・距離ヒストグラム作成部 ２５・・・ピーク検出部 ２６・・・円中心検出部 第３図 ８Ｉｆ１１＋７エツシパりａ／１ｒｌｆ用マス７Δｘ　
　　　腋方酌工・ンレ゛ヲ叢廖算出用マス２Δｙ第４図 第６図 ず（Ｘ２・Ｙ２） マス７？Ｉσ 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像のエッジ構成点を検出するエッジ検出手段と、任意
   点からエッジ構成点までの距離を算出して距離ヒストグ
   ラムを作成するヒストグラム作成手段と、該ヒストグラ
   ム上のピーク点を検出して円の存在を検出する円存在検
   出手段とを備える円検出装置において、横方向のエッジ
   強度および縦方向のエッジ強度をそれぞれ算出するエッ
   ジ強度算出手段と、該算出されたエッジ強度に基づきエ
   ッジ構成点の法線方向を算出する法線方向算出手段と、
   当該エッジ構成点と前記任意点とを結ぶ直線の方向を算
   出する方向性算出手段と、該直線の方向が前記法線方向
   を基準とする所定範囲内の値であることを判別したとき
   に当該エッジ構成点を抽出してヒストグラム作成手段に
   出力する比較判定手段とを備えることを特徴とする円検
   出装置。