JPH01228069A - 画像つなぎ合せ装置 - 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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、地図や施設図面等の多角形入力画像をつな
ぎ合せて１枚の出力画像を構成する画像つなぎ合せ装置
に関する。

（従来の技術） 一般に、白地図や施設図面はある一定の大きさの矩形状
メツシュに分割された別々の図面として管理されている
。これらをスキャナのような入力装置で画像として計Ｘ
機に別々に入力し、計算機内部で一つの大画像として再
構成し、表示するという要求がある。

この場合、各入力画像を単純にそのままつなぎ合せると
、スキャナの読取りピッチむらや、原画像の伸縮等によ
る入力歪のために、各画像間の境界線上で画像の不連続
が生じてしまい、スクロール表示しなとき非常に見苦し
くなる。

また、原画像が大き過ぎて入力装置で１枚の画像として
入力できないために分割して入力する場合も、つなぎ合
せたとき同様な問題が生じる。

（発明が解決しようとする諜Ｕ＞ このように従来の技術では、地図等の空間的に連続した
情報を持つ複数枚の多角形の入力画像を１枚の出力画像
としてつなぎ合せる場合、入力歪によって各画像間の連
続性を得ることができず、表示した場合に見苦しい画像
となってしまうという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決し、空間的に連続した
情報を持つ複数枚の多角形入力画像を境界で不連続のな
い１枚の出力画像としてつなぎ合せることを可能とした
画像つなぎ合せ装置を提供することを目自勺とする。

［発明の構成］ （課Ｕを解決するための手段） 本発明は出力画像中で隣接する入力画像対について、入
力画像材間の境界線上での対応点をそれぞれ求め、その
対応点に基づいて入力画像対の少なくとも一方に、該入
力画像対のそれぞれの対応点を互いに一致させ、しかも
他の境界線上の空間的位置を変えないような幾何変換を
施した後、入力画像対をつなぎ合せるようにしたもので
ある。

入力画像材間の境界線上での対応点をそれぞれ得る手段
は、例えば入力画像対のそれぞれの該境界線上での特徴
点を抽出し、入力画像対のそれぞれの特徴点どうしの最
適な対応付けを行ない、対応付けられた特徴点を対応点
として採用することにより実現される。

幾何変換を施す手段は、例えば入力画像対の少なくとも
一方について該入力画像対の境界線を含む所定の領域を
指定し、その領域を該境界線の方向に並んだ複数の矩形
領域に区切り、各矩形領域を対応点に基づいて台形変換
することにより実現される。

（作　用） 本発明では、出力画像中で隣接する入力画像対の少なく
とも一方が幾何変換されてから出力画像が再構成される
ことによって、入力画像の入力歪があっても、入力画像
間の境界線での不連続性のない出力画像が得られる。

この場合、入力画像対のそれぞれの該境界線上での特徴
点を抽出して最適な対応付けを行なうことにより、対応
付けられた特徴点を対応点とする方法を用いれば、対応
点が計算により自動的に求まるので、オペレータの負担
が軽減される。

さらに、幾何変換に際して入力画像対の境界線を含む帯
状領域を分割してなる矩形領域を台形変換すれば、入力
画像全体を幾何変換する場合に比較して計算量が少なく
なり、変換処理が簡単となる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る画像つなぎ合せ装置の
概略構成を示すブロック図である。同図において、入力
装置とじてのイメージスキャナ１は、入力可能な大きさ
に分割された地図や施設図面等を読取って、画像データ
を出力する。この画像データはスキャナインタフェース
２を介して画像バス１３へ送られ、メモリコントローラ
３により画像メモリ４に書込まれる０画像メモリ４内で
は、図面は背景を「０」１図形部分を「１」とする２ｇ
Ｘデータとして表現される。

画像メモリ４内の画像データはメモリコントローラ３に
より読出され、ディスクコントローラ５を経て磁気ディ
スク、光ディスク等のディスク６に格納される６画像メ
モリ４内の画像データは、ＣＲＴコントローラ７を介し
てＣＲＴデイスプレィ８で適宜表示することが可能であ
る。

ポインティングデバイス９は例えばマウスであり、この
デバイス９によりＣＲＴデイスプレィ８の画面上をボイ
ンティングすると、ボインティングした位置の座標デー
タが得られるようになっている。

キーボード１０は各種コマンド等を入力するためのもの
である。主記憶装置１１には制御プログラムが格納され
、制御プロセッサ１２はこの制御プログラムに従いシス
テムバス１４を通して各コントローラ３．５．７を制御
する。

第２図は本実施例における画像つなぎ合せのための処理
全体の概略を示すフローチャートである。

第２図において、まずステップＳ１で第３図に示すよう
な複数枚の図面上の画像をイメージスキャナ１により入
力する。このステップＳ１の処理の詳細を示したのが第
４図である。

第４図において、まず入力する図面を格納する画像ファ
イルのファイル名をキーボード１６によって入力しくス
テップ５１１）、次いでイメージスキャナ１により図面
上の画像を入力する（ステップ３１２）、入力された画
像は画像メモリ４に一旦格納された後、ファイル名が付
けられてディスク６に転送されることにより、画像ファ
イルとして格納される（ステップ３１３）、そして、入
力すべき図面が全て読込まれるまでステップＳ１４を経
てステップ８１１〜Ｓ１３の処理を繰返すことにより、
最終的に第３図に示すように複数の図面はメツシュ状の
位置情報をもってディスク６内に全て格納されることに
なる。

次に、第２図のステップＳ２で画像つなぎ合せの前処理
として、入力された画像にアフィン変換によってスキュ
ー歪の補正と、図郭（国粋といもいう）の除去を行なう
、ステップＳ２の処理を詳細に示したのが第５図である
。

第５図にお（コて、まずディスク６から画像ファイルを
画像メモリ４にロードする（ステップ３２１）　、画像
メモリ４の内容はＣＲＴデイスプレィ８で表示される。

このときポインティングデバイス９を用いて、図郭の内
側の右つ４つの角点の座標を読込む（ステップ３２２）
、読込まれた座標は主記憶装置１１に格納され、その座
標に基づいて制御プロセッサ１２によりアフィン変換の
係数が求められる（ステップ５２３）０次に、この係数
を用いて画像メモリ４内の画像をアフィン変換する。変
換された画像は図郭が除かれた矩形となっているが、図
郭が残っている場合は周囲に「０」を埋めてそれを除去
した後、周囲付近の図形のみを彫版させることにより、
図郭を完全に除去する（ステップ５２４）、処理された
画像を処理前の画像と入替える形でディスク６に格納す
る（ステップ５２５）、そして、未処理の画像がなくな
るまでステップ３２６を経てステップ８２１〜８２５の
処理を繰返す。

こうして第２図のステップＳ２で前処理が施された画像
は、第３図に示すような位置関係を持っているが、従来
技術において説明したように、これらを単純につなぎ合
せたのでは、境界線上に不連続が生じる。そこで、第２
図のステップＳにおいて画像を隣接する画像と連続的に
つながるように、対応点の生成及びそれに基づく幾何変
換を主体とした処理を施す、この処理の概略は第６図に
示すように処理対象の画像Ａに対して、この画像Ａの上
部領域２１を画ｙＡＡの上側に隣接した画像Ｂに連続的
につながるように処理し、また右辺領域２２を画像Ａの
右側に隣接した画＠Ｃに連続的につながるように処理す
るというものである。このような処理を第３図に示す（
１，１）の入力画像から順次ラスタースキャン方向に向
かって全ての入力画像について行なえば、全ての入力画
像材間の境界線上において連続的につながった大きな出
力画像が得られる。

第７図は第２図のステップＳにおける最初のステップＳ
３の処理の詳細を示したものである。第７図において、
まず第３図の処理対象となる（ｉ、ｊ）の位置に当たる
入力画像（画像ファイル）を処理対象面＠Ａとしてディ
スク６から画像メモリ４ヘロードする（ステップ８３１
）、次に、第８図に示すように、この処理対象面＠Ａの
画像Ｂとの境界線上である最上部のラインをスキャンし
、特徴点、例えば黒の連なり中点（ｘ１’、　ｘ２°、
・・・）を対応点の候補として主記憶装置１１に記憶さ
せる（ステップ５３２）９次に、（ｉ、ｊ−１）の位置
にある画像Ｂをディスク６から画像メモリ４ヘロードし
、処理対象画像Ａとの境界線である最下部のラインをス
キャンして、同様に特徴点である黒の連なりの中点（ｘ
ｌ、ｘ２．・・司を対応点の候補として主記憶装置１１
に記憶させる（ステップＳ３３゜８３４）。

次に、こうして抽出された入力画像対Ａ、Ｂの境界線上
での特徴点（ｘｉ’）と（ｘｉ　）　　（但し、１＝１
．２．・・・）について最適な対応付け、すなわちマツ
チングを施す、ｘｉとｘｊとの対応付けは、■　ｌｘｉ
’−ｘｊｌ≦Ｔ、つまりユークリッド距離が閾値Ｔ以下
であること。

■　２つの対応点の候補の点列をグラフの節点と見なし
、対応付は可能な節点間を枝で結んだとき、ａ、枝は交
差しない、ｂ、１つの節点から２つ以上の枝は出ない。

という２つの条件■■を満たし、枝の数が最大となるよ
うに行なう。

こうして得られた対応付けのベアを（α１．β１）。

（α２．β２）、・・・（α１．β１）としたとすると
、ｃ＝−（茎＋　Ｘ’　αｉ　−ｘＩ３ｉ　　１　）／
ＮＱ＋＊１ を定義し、　Ｃ（コスト）が最小のものをｊ［なマツチ
ングとする。

この最適なマツチングを求めるには、ＤＰ（ダイナミッ
ク・プログラミング）手法を用いて解けばよい（吉田、
福村“ループフリーグラフと一次元系列とのマツチング
アルゴリズム”信学技報ＰＲＬ７６−０４　＋１９７６
−０４）参照）。

以上のようにして特徴点（ｘｉ’ｌと（ｘｉ　ｌとの自
動対応付けを行ない、その結果を第９図に示すような対
応表として主゛記憶装！１１に格納する〈ステップ３３
５）。

但し、この自動対応付けの結果が全て正しいとは限らな
いため、誤りのあった場合は第２図のステップＳ４にお
いてそれを修正し、最終的な対応点を得る。第２図のＳ
４の詳細を示したのが第１１図である。また、１０図に
この修正作業時のＣＲＴデイスプレィ８上の表示例を示
す。

第１１図において、まず第１０図に示すように画像メモ
リ４にロードされている２つの画像（入力画像対）Ａ、
Ｂを間に隙間をあけてＣＲＴデイスプレィ８上に表示し
、第９図に示した対応表に基づいて対応点の間に矢印を
引く（ステップ３４１）。

そして、マウス等のポインティングデバイス９を用いて
カーソル３０により自動対応付は結果の誤っている部分
の矢印を削除したり、あるいは対応付けされていない不
足分を追加する（ステップ３４２）、これらの修正処理
には、通常のＣＡＤと同様のシステムを利用することが
できる。こうして修正された結果に基づいて新しい対応
表を作成し、修正前の対応表と置換える（ステップ５４
３）。

次に、第２図のステップＳ５において、ステップＳ４で
求められた対応点（対応表）に基づいて、画像Ａ、Ｂが
連続的につながるように処理対象画像Ａに幾何変換を施
す、説明を簡単にするため、画像Ａ、Ｂにおける境界線
上での対応点をそれぞれ３点（ｘｌｏ、　ｘ２’、　Ｘ
３゛）と（ｘｌ　、　ｘ２　。

ｘ２１とする。

第１２図は第２図のステップＳ５の処理を詳細に示した
ものである。第１２図において、まず作業を行なうため
に画像メモリ４をクリアする（ステップ５５１）、次に
、第１３図に示すように処理対象画像Ａ中の上部に予め
定められた、高さブを持つ斜線で示す帯状領域Ｍ　（Ｐ
ＱＲ３）をディスク６に格納されている画像ファイルよ
り画像メモリ４ヘロードする（ステップ３５２）、高さ
マは入力画像対Ａ、Ｂにおける境界線上の対応点につい
て期待されるずれの度合い、すなわちｌｘｌ’−ｘｌｌ
。

Ｉ　ｘ２’　−ｘ２　ｌ　、　　ｌ　Ｘ３゛−ｘ３１に
応じて決めておく、一般に、このずれが小さい場合は、
ｙも小さく設定される。

次に、帯状領域Ｍを第１４図に示すようにＸ１゛。

Ｘ２°、　Ｘ３゛を一端とする線分によって４つの矩形
領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに区切り（ステップ５５３）、次い
で各矩形領域ａ、ｂ、ｃ、ｄを（ｘｌ　、　ｘ２　。

ｘ２１と（ｘｉｏ、　ｘ２’、　Ｘ３゛）によって決定
される台形ａ’　、ｂ′、ｃ’　、ｄ’に変換する（ス
テツブ８５４）、すなわち、処理対象面＠Ａにおける対
応点（ｘｉｏ、　ｘ２°、　ｘ３°）が画像Ｂにおける
対応点（ｘｌ　、ｘ２　、ｘ２１に一致するように移動
し、かつ処理対象画像Ａの、他の画像（例えば第６図の
画像Ｃ）との境界線上の空間的な位１が変わらないよう
に台形変換を行なう、この台形変換の方法は、矩形領域
の１ラインずつを伸縮・移動させることによって行なえ
ばよい、こうして得られた台形ａ′、ｂ’　、ｃ’　、
ｄ’をつなぎ合せると、帯状領域Ｍ　（ＰＱＲ３）と合
同となる。このようにして台形変換された帯状領域Ｍの
画像は、処理対象面＠Ａと画像Ｂとの境界線を除く３辺
、すなわちＰＱ、ＯＲ，Ｒ３を保存している。このよう
に台形変換を帯状領域Ｍ内の全ての矩形領域ａ、ｂ、ｃ
。

ｄについて行なった後、処理対象画像Ａ中の台形変換を
施した帯状領域Ｍと、この領域Ｍを除いた領域Ｎとをマ
ーチし、マーチした画像を変換前の画像ファイルと置換
える（ステップ３５５．３５６）　。

以下、第２図のステップＳ６において同様の操作を処理
対象画像Ａの右辺に隣接する画像Ｃを参照画像として処
理対象面（ｆｉＡについて行なう、そして、以上説明し
た一連の処理をステップＳ７を経て第３図の（１，１）
の位置から順次（３，４）の位置の入力画像まで行なう
、このようにして処理を施した画像ファイルを第３図に
示すような隣接関係をもって画像メモリ４へ隙間なく貼
り合せるようにロードすれば、ＣＲＴデイプレイ８上に
おいて境界線上で境目を感じさせない連続的なつながり
をもった画像としてスクロール表示することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
次のように種々変形して実施することができる。

例えば対応点の生成を自動的に行なわず、第１０図を用
いて説明した対応点の修正と同様の手１１でマニュアル
で行なってもよい。

また、つなぎ合せの順序はつなぎ合せ結果に影響を与え
ないので、第３図においてどのような順序でつなぎ令せ
を行なってもよい。

また、つなぎ合わされるべき入力画像は同じ大きさ、同
じ形状である必要はない。

また、実施例では入力画像対（例えばＡ、Ｂ）をつなぎ
合せる場合、一方の画像Ａを処理対象画像とし、他方の
画像Ｂを参照画像として、画像Ａについてのみ幾何変換
を施したが、両方の画像Ａ。

已について幾何変換を施してもよい。

さらに、本発明は１値画像のみでなく、多値画像（濃淡
画像）においても対応点が抽出できるものであれば、適
用が可能である。

［発明の効巣］ 本発明によれば、出力画像中で隣接する入力画像対につ
いて、入力画像材間の境界線上での対応点をそれぞれ求
め、その対応点に基づいて入力画像対の少なくとも一方
に、該入力画像対のそれぞれの対応点を互いに一致させ
、かつ他の境界線上の空間的位置を変えない幾何変換を
施した後、入力画像対をつなぎ合せることによって、入
力画像の入力歪があっても、入力画像間の境界線での不
連続性のない出力画像を得ることができる。

また、入力画像材間の境界線上での対応点をそれぞれ得
る場合に、入力画像対のそれぞれの該境界線上での特徴
点を抽出し、入力画像対のそれぞれの特徴点どうしのＡ
３ｉ！な対応付けを行ない、対応付けられた特徴点を対
応点とすれば、対応点を計算により自動的に求めること
ができるので、オペレータの負担を軽減することができ
る。

さらに、幾何変換において入力画像対の少なくとも一方
について該入力画像対の境界線を含む帯状領域を指定し
、その領域を該境界線の方向に区切った複数の矩形領域
を対応点に基づいて台形変換すれば、変換処理対象が小
さくて済むので、変換処理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像つなぎ合せ装置の
全体的な構成を示すブロック図、第２図は同実施例にお
ける画像つなぎ合せ処理の概略を示すフローチャート、
第３図はつなぎ合せられるべき入力画像の隣接関係を示
す図、第４図は第２図における図面入力ステップの処理
の詳細を示すフローチャート、第５図は第２図における
画像のアフィン変換と図郭の削除処理の詳細を示すフロ
ーチャート、第６図は連続的につなぎ合せる際の幾何変
換の処理対象領域を示す図、第７図は第２図における対
応点抽出処理の詳細を示すフローチャート、第８図は特
徴点である対応点の候補の抽出法を説明するための図、
第９図は対応点の自動対応付けの結果を示す図、第１０
図は自動対応付は結果の修正時のデイスプレィ上の表示
例を示す図、第１１図は第２図における自動対応付は結
果の修正処理の詳細を示すフローチャート、第１２図は
第２図における台形変換処理の詳細を示すフローチャー
ト、第１３図及び第１４図は台形変換処理の具体例を示
す図である。 １・・・イメージスキャナ、４・・・画像メモリ、６・
・・ディスク、８・・・ＣＲＴデイスプレィ、９・・・
ポインティングデバイス、１１・・・主記憶装！、１２
・・・制御プロセッサ、１６・・・キーボード、Ａ、Ｂ
・・・入力画像対、ｘ１°〜Ｘ　３°、ｘ１〜Ｘ３・・
一対応点１．　Ｍ　・・・帯状領域、ａ　％　ｄ・・・
矩形領域、ａ′〜ｄ′・・・矩形変換結果。 窮２図 第５図 １Ｘｅ図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）空間的に連続した情報を持つ複数枚の多角形入力
   画像をつなぎ合せて１枚の出力画像を構成する画像つな
   ぎ合せ装置において、 出力画像中で隣接する入力画像対について、入力画像材
   間の境界線上での対応点をそれぞれ得る手段と、 この手段により得られた対応点に基づいて、前記入力画
   像対の少なくとも一方に、該入力画像対のそれぞれの対
   応点を互いに一致させ、かつ他の境界線上の空間的位置
   を変えない幾何変換を施す手段と、 この手段により幾何変換された画像を含む入力画像対を
   つなぎ合せる手段とを備えたことを特徴とする画像つな
   ぎ合せ装置。
2. （２）入力画像材間の境界線上での対応点をそれぞれ得
   る手段は、入力画像対のそれぞれの該境界線上での特徴
   点を抽出し、入力画像対のそれぞれの特徴点どうしの最
   適な対応付けを行ない、対応付けられた特徴点を対応点
   として採用することを特徴とする請求項１に記載の画像
   つなぎ合せ装置。
3. （３）幾何変換を施す手段は、入力画像対の少なくとも
   一方について、該入力画像対の境界線を含む帯状領域を
   指定し、この帯状領域を該境界線の方向に並んだ複数の
   矩形領域に区切り、各矩形領域を前記対応点に基づいて
   台形変換することを特徴とする請求項１に記載の画像つ
   なぎ合せ装置。