JPH01292478A - 画像データのラベリング方式 - 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】 目　　　　次 概　　　要　　・　・　・　・　・　・　・　・　・　
・　・　・　　３頁産業上の利用分野　・・・・・・・
・　４頁従来の技術　・・・・・・・・・・・　５頁発
明が解決しようとする課題　・・・　９頁課題を解決す
るための手段　・・・・１０頁作　　　用　　・　・　
・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　１１真実　
　施　　例　　・　・　・　・　・　・　・　・　・　
・　・　１２頁発明の効果　・・・・・・・・・・・２
２頁概要 画像データのラベリング方式に関し、 ビデオレートで動作可能であり、且つ回路構成が簡単な
画像データのラベリング方式を提供することを目的とし
、 ２次元マ）ＩＪフックス状配設された画素の２値画像デ
ータ（ＳｒＮ）について、注目画素を基準としてその隣
接する画像データの接続をデータ処理方向に沿って検出
するように規定された初期ラベル付マスクを適用し、デ
ータ処理方向に沿ってつながりのある画像データを同じ
ラベル付けする初期ラベル付け手段と、ラベル付けされ
た画像データについて、注目画素を基準としてその隣接
する画素のうち１ライン・１クロツタ遅れた画素に対し
て接続関係を検出するように規定された接続関係検出マ
スクを適用し、隣接する異なったラベルの接続関係を検
出する接続開係検出手段と、ラベルの接続情報を記憶す
る接続テーブルと、前記接続開係検出手段により新たな
接続関係が検出された場合、前記接続テーブルに基づき
ラベルを更新するラベル更新手段とを具備し、前記初期
ラベル付け手段、接続開係検出手段及びラベル更新手段
がビデオレートで動作し、新たな接続関係が検出されな
くなるまで、前記接続開係検出手段及び前記ラベル更新
手段を反復動作させるように構成する。

産業上の利用分野 本発明は画像データのラベリング方式、即ち画像中の連
結した領域に対し個別の番号を付与するラベリング方式
に関する。

画像のラベリング処理は、例えば、細胞粒子等の粒子の
分類・測定を行う場合、ＩＣパターンを走査した画像デ
ータに基づいて自動的にＩＣパターン検査を行う場合、
又は磁気ディスク面を走査した画像データに基づいて自
動的に磁気ディスク面の塗り漏れの検査を行う場合等、
画像データ処理に用いられる。

画像データのラベリングとは、画像平面に分布した画像
データの固まり或いは連続性を検出して、それら画像パ
ターンの固まり毎に番号付け（ラベリング）を行うもの
である。このようにラベリングされたデータを用いるこ
とにより、原画像データの固まりをパターン（ラベリン
グ）化し、画像データの検査等を有効且つ迅速に行うこ
とが可能となる。

従来の技術 従来のラベリング方式としては、繰り返し型ラベリング
方式と、クラスタリング型ラベリング方式とが知られて
いる。

繰り返し型ラベリング方式を第１２図（ａ）〜（６）を
参照して説明する。先ず第１２図（ａ）に示す如く、２
値化された２次元マトリックス状に画素に対応してメモ
リー内に配設されたデータ（データがある部分を＊印で
示す）について入方向に操作を行い初期ラベリング付け
を行う。即ち、−行目の最初の＊印を先ずラベル“１”
とし、同じ行の離れた第２番目の＊印に付いて“２”と
する。次の二行目の＊印は操作方向において連続性が無
いので“３”とする。その次の列のデータは上記１行目
の同じ列で“１”とラベル付けされたものと連続性があ
るので“１″とされる。同じ行の第３から第５列目のデ
ータはそれぞれ“１”にラベル付けされたものと連続し
ているので同じく“１“とラベル付けされる。以下同様
にラベル付けを行うことにより、第１２図ら）に示すよ
うな初期ラベル付け結果が得られる。

次いで第１２図（ａ）のＡ方向とは９０°ずれたＢ方向
について、進行方向に対して隣接し、既に処理されたも
のに対して連続性をチエツクすると共に、第１２図ら）
に得られた初期ラベル付け結果について更新を行う。例
えば、右側から２列目第４行目のラベル付け“６″に該
当するものは、先行する右側１列目、第４行目のラベル
付け“４′″と連続するので、小さいラベル番号の“４
”に更新される。同じ右側から２列目、第５行目のラベ
ル“６″は上の行が“４”にラベル更新されたものと連
続するので“４”に更新される。他のラベル“５”、′
３”も同様にしてそれぞれ“１”にうベル更新される。

その結果が第１２図（Ｃ）に示されている。このラベル
更新において、ラベルは大きい番号から小さい番号にの
み更新されるようにしている。

更に第１２図（ａ）のＣ方向について連続性チエツクを
行うと、第１２図（ｄ）に示すようにラベル更新され、
同様にＤ方向についても第１２図（ｅ）の如くラベル更
新される。これにより、第１２図（ａ）のパターンは“
１″と４”の２つのパターンにラベル付けされたことに
なる。

以上説明したように繰り返し型ラベリング方式は、第１
２図（ａ）の画像データ配列について順次９０°づつ方
向を変えながら連続性のチエツクをしていくものである
が、このように方向を変えるに伴って、画像メモリーへ
アクセスするアドレスを複雑な計算により生成しなけれ
ばならず、注目画素及びそれに隣接する画素のアドレス
発生回路が非常に複雑になるという問題を有している。

次にクラスタリング型ラベリング方式について説明する
。

この方式、は第１３図に示すように、初期ラベル付け及
び接続関係検出部９１において、入力画像データに対し
、初期ラベル付け及びラベルの接続関係の検出を同時に
行う。次に接続関係整理部９２において重複しているラ
ベルの接続関係を整理する。クラスタリング部９３では
整理された接続関係に基づいて初期ラベルの分類を行い
、各領域に属する全ての初期ラベルを検出する。最後に
ラベル更新部９４においては、クラスタリングの結果に
基づいて初期ラベルの更新を行う。

このクラスタリング型ラベリング方式においては、接続
関係整理部９２、クラスタリング部９３の処理をソフト
ウェア的に処理すると非常に時間が掛り、リアルタイム
化が実現できない。一方、ハードウェアで実現する場合
には多くのメモリーを必要とし、又複雑な処理に伴って
回路構成が複雑となり、規模が大きくなる等の欠点があ
る。

画像処理上、上記ラベリングは画像処理装置のビデオレ
ートに同期して実時間（リアルタイム）で行われること
が好ましいのであるが、上記何れの場合においても、時
間が掛かる上、処理が複雑になっており、ビデオレート
で処理できないという問題があった。

そこで本発明者等は、これらの問題を解決した画像デー
タのラベリング方式を先に提案したく特願昭６２−１５
０２９８号）。この先願発明においては、接続関係検出
処理時に、注目画素Ｘのラベルと、その周囲４つのラベ
ルＣ，Ｄ、Ｇ、Ｈとの接続間係情報を用いるようにして
いる。

発明が解決しようとする課題 上述した先願発明では、周囲４画素のラベルの最小値を
検出するための処理が必要となる。従って、先願発明方
式による接続関係検出処理をハードウェアで実現するた
めには、注目画素とその１ライン上及び１ライン下の画
素を得るため、２ライン分のラインバッファを必要とし
、ラベルの最小値を選択するための回路構成が複雑にな
るという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、ビデオレートで動作可能であり
、且つ回路構成が簡単な画像データのラベリング方式を
提供することである。

課題を解決するための手段 第１図に本発明の原理ブロック図を示す。

第１図に示されるように、２次元マトリックス状に配設
された画素の２値画像データ５ｒｌｌについて、注目画
素を基準としてその隣接する画像データの接続をデータ
処理方向に沿って検出するように規定された初期ラベル
付マスク１００を適用し、データ処理方向に沿ってつな
がりのある画像データを同じラベル付けする初期ラベル
付け手段１と、ラベル付けされた画像データについて、
注目画素を基準としてその隣接する画素のうち１ライン
・１クロツタ遅れた画素に対して接続関係を検出するよ
うに規定された接続関係検出マスク２００を適用し、隣
接する異なったラベルの接続関係を検出する接続開係検
出手段２を設ける。

更に、ラベルの接続情報を記憶する接続テープル３と、
接続開係検出手段２により新たな接続関係が検出された
場合、接続テーブル３に基づきラベルを更新するラベル
更新手段４を設けて構成する。

作　　　用 入力２値画像に対し、初期ラベル付け手段１が初期ラベ
ル付けマスク１００を用いて暫定的なラベル付けを行う
。接続開係検出手段２が接続関係検出マスク２０．０を
使用して、異なったラベルの接続関係を調べ、この情報
を接続テーブル３に格納する。この情報によりラベル更
新手段４がラベルの更新を行う。

接続関係検出時にふけるラベル変換ルールは、注目画素
のラベルとその右上の画素（１ライン・１クロツタ遅れ
た画素）のラベルとの大小を比較し、注目画素のラベル
を小さい方のラベルに置き換えるか、或いは注目画素の
ラベルを大きい方のラベルに置き換える。接続の検出が
無くなるまで、接続開係検出手段２及びこれに連動して
ラベル更新手段４を反復動作する。初期ラベル付け手段
１、接続開係検出手段２及びラベル更新手段４はビデオ
レートに同期して動作する。

実　　施　　例 以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

第２図は本発明実施例のブロック図であり、ラベリング
回路１０は入力セレクタ１１と、入力された２値画像デ
ータに対して初期ラベル付けを行う初期ラベル付け部１
２と、ラベル付けされた画像データについて隣接する異
なったラベルの隣接関係を検出する接続関係検出部１３
と、ラベルの接続情報を記憶する接続テーブル１４と、
新たな接続が検出された場合接続テーブル１４に基づき
ラベルを更新するラベル更新部１５と、出力セレクタ１
６とから構成される。

２０は画像データを記憶する画像メモリであり、２１は
ラベリング回路１０にビデオレートに同期した処理選択
信号を人力する計算機である。処理選択信号が入力され
ると、入力セレクタ１１が初期ラベル付け部１２、接続
関係検出部１３、或いはラベル更新ＦＲ）１５の何れか
を選択し、これらをビデオレート　（３３ｍ５）で動作
させる。

ラベル付けの対象となる画像メモリー２０内の画像デー
タは、第３図に示す如く、画素に対応してマトリックス
状に配設されており、初期ラベル付け部１２、接続関係
検出部１３、ラベル更新部１５への画像データの入力は
、この画像メモリー２０から人力セレクタ１１を介して
行われ、画像データはり、、、　Ｄ、２．・・・＋　Ｄ
　Ｉ＋　ｓ　ｌ　２１　Ｄ　２１１　　Ｄ　２□。

・・・、　　Ｄｉ、、・・・、　　ＤＳ＋２１５＋２　
の順で入力される。又出力データは、出力セレクタ１６
を介して同様の順序で画像メモリー２０へ出力される。

初期ラベル付けマスク１００は第４図に示す如く、注目
画素Ｘ、例えば第３図のデータＤ２２に対し、第３図に
おいて左から右、上から下へとデータ処理される方向に
おいて、隣接する既に初期ラベル付けされた画素Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄにおける画像データＤ　２１１　　Ｄ　＋　Ｉ
＋　Ｄ　Ｉ　２１　Ｄ　Ｉ　３に対して接続関係を検出
するものである。

先ず第２図の実施例の初期ラベル付け動作について説明
する。

初期ラベル付け部１２においては入力２値画像データに
対し、第４図の初期ラベル付けマスクを適用し、暫定的
なラベル付けを行う。入力データは１ピツトで表現し、
画素有りを“ｌ”、無しを“０”とし、出力ラベルデー
タはｎビットで表現する。本実施例ではラベルを１６ピ
ツトで表現するものとし、最上位ビットをラベルの有無
フラグとする。よってラベル値は、８００１（，６）〜
ＦＦＦＦＮ［ｌ）で、ラベル無しく画素無し）を０００
０〔，６）で表現する。

初期ラベル付けマスク１００の演算論理表を第５図に示
す。この演算論理は、人力された画素Ｘが無ければラベ
ル“０”を出力しく第５図優先１）、入力画素が有り且
つ周囲のラベルが無ければ新たなラベルＬ（初期値１）
を出力し、次にラベルＬを＋１更新する（第５図優先２
〉。このときラベル“１”は画像メモリーへの出力時に
８００１（＋６）となる。又注目画素Ｘにデータが有り
、ＡからＤのマスクにラベルが有る場合には、第５図の
論理よりＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順で最初に見つかったラベル
値を出力する。

以上の処理をハードウェアで実現した初期ラベル付け回
路の実施例を第６図に示す。

第６図の初期ラベル付け回路において、３０〜３３はフ
リップフロップ、３４はＡＮＤゲート、３５〜３８はＮ
　Ａ　Ｎ　Ｄゲート、３９はカウンタ、４０はセレクタ
、４１はｎ−２段ラインバッファであり、これらが図示
の如く接続されて構成されている。

先ず人力データＸが“０”であれば、セレクタ４０は出
力データＸとして“０″を出力する。この出力データＸ
がフリップフロップ３１を通過した時点を初期ラベル付
けマスクのＡとする。へのデータをＴ１−２段ラインバ
ッファ４１を通過させ、画像メモリー２０の１ライン・
２クロック遅れたテ゛−りをＤ１フリップフロップ３２
の出力を０１フリツプフロツプ３３の出力をＢとし、こ
れらのデータＡ、・Ｂ、Ｃ，Ｄをセレクタ４０に入力す
る。

これにより、初期ラベル付けマスク１００のＡ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｘを得る。又、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄのラベルデ
ータの最上位ビットをそれぞれＡ、　、　　Ｂ。

、　Ｃ，、Ｄ、　とじ、これらをそれぞれＡＮＤゲート
３４及びＮＡＮＤゲート３５〜３８に入力する。

カウンタ３９は初期ラベルカウンタであり、ＡＮＤゲー
ト３４の条件が成立するとラベルを＋１し、セレクタ４
０の選択信号端子１をアクティブにし、これによりセレ
クタ４０の出力端子Ｘに初期ラベルＬが出力される。Ｎ
ＡＮＤゲート３５゜３６．３７．３８は同様に条件が成
立すると、セレクタ４０の選択信号端子ａ、ｂ、ｃ、ｄ
をそれぞれアクティブにし、セレクタ４０の出力端子Ｘ
からＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄのラベルがそれぞれ出力される。又
、フリップフロップ３１から出力される初期ラベル値は
、ラベル値をアドレスとして接続テーブル１４に書き込
まれ、テーブル内容の初期化が行われる。

以上説明したように、第６図の初期ラベル付け回路で第
５図に示した初期ラベル付けの演算論理を実現できる。

次に接続関係検出について説明する。

この接続関係検出は、ラベル付けされた画像に対し、第
７図に示す接続関係検出マスク２００を使用して連結し
ている異なったラベルの接続関係を検出するものである
。接続関係検出ルールは第９図に示すようなものであり
、注目画素のラベルをＸとしその右上のラベルＤとの大
小関係により行う。検出された情報は、第８図に示すよ
うな接続テーブル１４に書き込まれる。ここで接続テー
ブル１４はＲＡＭを使用し、１次元の配列メモリーで構
成される。

第９図の接続関係検出論理において、注目画素Ｘ或いは
その右上の画素りにデータが無い場合には、何も処理を
しない。また、ＸとＤのラベルＭを比較し、Ｘ、Ｄが両
方ラベルで、且つＸ≠Ｄの場合には、第９図の■に示さ
れるようにＸとＤのうちの大きい値をアドレスとした接
続テーブル１４へＸとＤのうち小さい一値を書き込む。

これと同時に接続が検出されたことを示すフラグをオン
とする。またこの接続テーブル１４は、上述したように
初期ラベル付け時に、初期ラベルをアドレスとしてそこ
へ初期ラベル値を書き込んであり、ラベルＬをアドレス
とし、そのアドレスに対応する画像メモリー２０の内容
をテーブル「Ｌ」に置き換えるものである。また、画像
メモリー２０の同一アドレスへ異なったデータが書き込
まれた場合は、重ね書きされるため最後の検出データが
残ることになる。第９図■の検出論理では、ＸとＤのラ
ベルで大きいラベルを小さいラベルへ置き換える検出ル
ールとなる。

しかし、第９図■に示すように、接続テーブルへのアド
レスとデータの関係を逆にして、ｍ１ｎ（ＬＸ　、　　
Ｌｌｌｌ）の示すアドレスへｍａｘ　（Ｌｘ　。

Ｌｏ）を書き込むようにしてもよい。

以上の処理をハードウェアで実現した接続関係検出回路
の実施例を第１０図に示す。

第１０図の接続関係検出回路において、５０〜５４はフ
リップフロップ、５５はコンパレータ、５６はｎ−１段
ラインバッファ、５７はＡＮＤゲート、５８．５９はセ
レクタであり、これらが第１０図に示すように接続され
て構成されている。

同図において、画像メモリからのラベルデータがフリッ
プフロップ５０に入力され、フリップフロップ５０から
出力したデータをＸとし、このＸをｎ−１段バッファ５
６を通して１ライン・１クロック遅れたデータをＤとす
る。これにより接続関係検出マスク２００のＸ、Ｄを得
ることができる。

Ｘ、Ｄのラベルデータをコンパレータ５５に入力し、Ｘ
、Ｄの大小信号及び不一致信号を得る。またＸ、Ｄの最
上位ビットをそれぞれＸ、　、　Ｄ、　　とじ、これら
の信号をＡＮＤゲート５７に入力する。

Ｘ、Ｄがそれぞれラヘルテ且つｘ、ｌ！−ＤＳＸ＞Ｄの
ときにＡＮＤゲート５７の出力がアクティブになる。こ
の信号をクロックとしてフリップフロップ５１を動作さ
せ、フリップフロップ５１の出力を接続関係検出フラグ
とする。またＡ　Ｎ　Ｄゲート５７の出力信号は、セレ
クタ５８の選択信号端子５ＥＬ−Ｘへ入力され、５ＥＬ
−Ｘがアクティブのときセレクタ５８からＸが出力され
る。更にこの信号をインバータ６０により反転した信号
を、セレクタ５９の選択信号端子５ＥＬ−Ｘに人力する
と共に、ＲＡＭから構成される接続テーブル１４の書込
み信号とする。この場合、ＡＮＤゲート５７がアクティ
ブであるのでセレクタ５８はＸのデータを出力し、セレ
クタ５９はＤを出力する。

これらの出力データは次のクロックで７リツプフロツプ
５２．５３にそれぞれラッチされ、ＡＮＤゲート５７の
出力を反転した信号はフリップフロップ５４でラッチさ
れる。ＲＡＭから構成される接続テーブル１４のアドレ
スはフリップフロップ５２の出力、データはフリップフ
ロップ５３の出力であり、フリップフロップ５４の出力
は接続テーブル１４への書込み信号であり、“０”が出
力される。

以上説明した第１０図の接続関係検出回路により、接続
テーブル１４のアドレスｍａｘ（Ｌｘ。

Ｌｏ）へデータｍｉｎ　（Ｌｘ　、　　ＬＤ　）が書き
込まれることになり、第９図■の検出論理を実現できる
。

また、第９図■の検出論理は、コンパレータ５５の大小
比較信号ＣＰ、　をＸ＜Ｄとすることにより、上述した
実施例のアドレスとデータの関係が逆になり容易に実現
することができる。

次にラベル更新部１５について説明する。

ラベル更新部１５では、前記の接続関係検出処理により
作成された接続テーブル１４に基づき、検出を行ったラ
ベル画像データの書き換えを行う。

このう゛ベル更新処理をハードウェアで実現したラベル
更新回路の実施例を第１１図に示す。

検出を行った画素からのラベルデータはフリップフロッ
プ６１でラッチされ、接続テーブル１４のアドレスとさ
れる。このアドレスを有する接続テーブル１４の内容は
フリップフロップ６２に出力されてラッチされ、フリッ
プフロップ６２の出力ラベルデータは再び画像メモリ２
０へ入力される。このとき画像メモリ２０からの入力デ
ータの座標と出力データの画素の座標とを一致させるこ
とにより、接続テーブル１４の内容に応じて画像メモリ
２０中の画像データのラベル値を書き換えることができ
る。以上の初期ラベル付け、接続関係検出及びラベル更
新処理は、外部の計算機２１等から入力される処理選択
信号により選択され、ビデオレートで実行される。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、接続関係検出処理に
おいて、注目画素ともう１つの画素の大小関係のみを調
べるだけでラベルの接続関係を得ることができるので、
ハードウェア化において回路規模の減少及び回路の単純
化に寄与することができるという効果を奏する。また本
発明によれば、２値画像データのラベリングを効率よく
高速で実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の実施例ブロック図、 第３図は本発明実施例の画像データ配列図、第４図は初
期ラベル付けマスクの説明図、第５図は初期ラベル付け
演算論理を示す説明図、第６図は本発明実施例の初期ラ
ベル付け回路図、第７図は接続関係検出マスクの説明図
、第８図は接続テーブルの説明図、 第９図は接続関係検出論理を示す説明図、第１０図は本
発明実施例の接続関係検出回路図、第１１図は本発明実
施例のラベル更新回路図、第１２図は従来の繰り返し型
ラベリングを説明する説明図、 第１３図は従来のクラスタリング型ラベリングを説明す
る説明図である。 １・・・初期ラベル付け手段、 ２・・・接続開係検出手段、 ３・・・接続テーブル、 ４・・・ラベル更新手段、 １０・・・ラベリング回路、 １２・・・初期ラベル付け部、 １３・・・接続関係検出部、 １４・・・接続テーブル、 １５・・・ラベル更新部、 ２０・・・画像メモリ、 ２１・・・計算機、 １００・・・初期ラベル付けマスク、 ２００・・・接続関係検出マスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　２次元マトリックス状に配設された画素の２値画像デ
   ータ（Ｓ＿Ｉ＿Ｎ）について、注目画素を基準としてそ
   の隣接する画像データの接続をデータ処理方向に沿って
   検出するように規定された初期ラベル付マスク（１００
   ）を適用し、データ処理方向に沿ってつながりのある画
   像データを同じラベル付けする初期ラベル付け手段（１
   ）と、 ラベル付けされた画像データについて、注目画素を基準
   としてその隣接する画素のうち１ライン・１クロック遅
   れた画素に対して接続関係を検出するように規定された
   接続関係検出マスク（２００）を適用し、隣接する異な
   ったラベルの接続関係を検出する接続関係検出手段（２
   ）と、 ラベルの接続情報を記憶する接続テーブル（３）と、前
   記接続開係検出手段２により新たな接続関係が検出され
   た場合、前記接続テーブル（３）に基づきラベルを更新
   するラベル更新手段（４）とを具備し、前記初期ラベル
   付け手段（１）、接続開係検出手段（２）及びラベル更
   新手段（４）がビデオレートで動作し、新たな接続関係
   が検出されなくなるまで、前記接続関係検出手段（２）
   及び前記ラベル更新手段（４）を反復動作させることを
   特徴とする画像データのラベリング方式。