JPH03154979A - 図形整形装置 - 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） 本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムや地理情報管理シス
テムにおける入力データとして用いる図形データを、線
画像データから効果的に抽出することのできる図形整形
装置に関する。

（従来技術） 近時、情報化社会の発達に伴い、複雑に発展する上下水
道や電力系統等を地図と関連付けて管理する地理情報管
理システムの開発が多（なされている。然し乍ら、地図
データベースの図形入力には多大な時間とコストが掛か
ることが否めず、既存の地図からそこに記載されている
図形を自動的に読み取る研究が種々なされている。

またＣＡＤ／ＣＡＭシステムの普及に伴い、既存図面か
らそこに記載されている図形情報を自動的に読み取り入
力したいと云う要求も高い。

このような問題を解決するべく、従来よりパターン認識
技術を用いて、例えば地図から家屋等の図形をベクトル
図形として自動的に抽出したり、機械図面中の線分図形
を読み取る為の図形読み取り装置の開発が数多く試みら
れている。

ところが地図や機械図面からそこに記載されている図形
情報を読み取り入力する際、その読み取り画像に混入す
る雑音成分の影響を受けて、或いはイメージスキャナに
よる読み取り処理の過程において、その読み取り人力さ
れた図形に歪が生じることが多々ある。このような歪を
除去して読み取り入力された図形の品質（美しさ）を保
つべく、従来では歪がでにくい細線化の手法を採用した
り、或いは線図形がなす交差部や角部、Ｔ字部等の歪が
生じ易い部分については、これをマニュアル的に整形処
理を施し得るような工夫がなされている。

しかしこのような従来の手法は、局所的な歪に対する補
償手段としては非常に有用であるが、大局的な歪を直す
ことがてきないと云う問題があった。

例えば地図から読み取られる家屋の図形パターンは、−
船釣には直交する直線線分の組み合わせとして示される
が、その図形パターンが斜めに歪んだ状態で読み取り人
力されたり、本来、円となる図形が楕円形パターンとし
て読み取り入力されたりする。このような大局的な図形
パターンの歪については、前述した細線化の手法等では
全く対処することができなかった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の図形入力装置（読み取り装置）では、
局所的な歪については細線化等の手法により補償するこ
とができるのだが、大局的な歪についてはこれを効果的
に直すことができないと云う問題があった。この為、地
理情報管理システムやＣＡＤ／ＣＡＭシステム等に図形
データを入力する為の装置として実用化する上で問題が
あった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、線画像データから抽出される図
形データの局所的・大局的な歪を効果的に除いた整形図
形データを簡易に且つ効果的に得ることのできる実用性
の高い図形整形装置を提供するものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明に係る図形整形装置は、線画像データから抽出さ
れ、節点で区分された直線線分にて近似された図形デー
タに対して、 前記各節点を所定の制約条件の下で、例えば線画像デー
タの線幅の範囲内で移動させ、この節点移動された図形
に対する品質評価値を、例えば前記各節点により区切ら
れて図形を近似する直線線分についての特徴量のヒスト
グラムから求め、この節点移動により品質評価値が最も
高くなる図形を、整形された図形として求めるようにし
たことを特徴とするものである。

例えば前記各節点の移動可能な全ての組み合わせについ
て、それぞれその節点移動された図形の品質評価値を求
め、これらを相互に比較して品質評価値の最も高い図形
を求めたり、或いは前記各節点を逐次的に移動させてそ
のときの図形の品質評価値を求め、その品質評価値が高
くなるように移動節点を順次選びながら品質評価値の最
も高くなる図形を求めるようにしたことを特徴とするも
のである。

（作　用） 本発明によれば、線画像データから抽出され、節点で区
分された直線線分にて近似された図形デ−夕の上記各節
点を所定の制約条件の下で、例えば前記線画像データの
線幅の範囲内で移動させ、この節点移動された図形の特
徴量、例えば前記各節点により区切られて図形を近似す
る直線線分についての向きや長さ、または節点での線分
がなす角度についてのヒストグラムから、そのヒストグ
ラムの分散値、またはヒストグラムのピーク位置から所
定の範囲に集まる分布の割合として上記節点移動された
図形についての品質評価値を求め、品質評価値が最も高
くなる節点移動後の図形を整形された図形として求める
ので、数値的に図形の品質を評価しながら節点を移動さ
せて図形の局所的・大局的な歪を除去した整形図形を得
ることが可能となる。つまり節点の移動により、図形を
直線近似する直線線分を修正して行くことにより、その
図形歪を効果的に取り除いた整形図形データを求めるこ
とが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る図形整形
装置について説明する。

第１図は実施例装置における図形整形処理の概念を示す
図である。

この装置では、地図等から線画像を入力しくステップＡ
）、その入力線画像データを細線化処理する（ステップ
Ｂ）。この細線化処理は従来より画像処理の技術分野で
種々用いられている細線化の手法を適宜用いて行われる
。しかる後、その細線化された画像データから図形の特
徴点である節点を検出し、節点間を結ぶ直線線分にて線
図形を直線近似する（ステップＣ）。そしてこの直線近
似してなる図形をなす節点の各座標値の系列をループテ
ーブルＤに登録し、これを整形処理対象の線図形データ
とする。

尚、ループテーブルＤへの節点の座標値の系列の登録は
、ループをなす図形毎に、その節点数と各節点の座標値
を登録することによりなされる。

しかして整形処理の対象とする図形のデータ（節点の座
標値の系列）を前記ループテーブルＤから読み出し、そ
の図形の特徴量を抽出する（ステップＥ）。この図形の
特徴量は、ループ図形を直線近似する上記節点間の直線
線分の向きやその長さ、或いは各節□点での線分がなす
角度として求められる。このようにして抽出されるルー
プ図形の在る特徴量に着目し、そのヒストグラムを作成
する（ステップＦ）。そしてこのヒストグラムの分散値
、またはヒストグラムのピーク位置から所定の範囲に集
まる分布の割合を前記ループ図形に対する品質評価値と
して求め、前記ループ図形を評価する（ステップＧ）。

この評価結果に従って前記ループ図形の節点を、所定の
制約条件の下で、例えば前記入力線図形（細線化処理が
施される前の線図形）の線幅の範囲内で移動させる（ス
テップＨ）。この節点の移動処理は、前記ループテーブ
ルＤに登録されている節点の座標値をシフト処理するこ
とによってなされる。

このようにして節点移動したループ図形について再度そ
の特徴量を抽出し、そのヒストグラムから節点移動後の
ループ図形に対する品質評価を繰り返し行う。そして品
質評価値が十分に高くなりたとき、或いは最も高い品質
評価値が得られたとき、その評価値が得られたループ図
形についての節点移動された節点の座標値の系列を前記
ループテーブルＤから求め、これを整形されたループ図
形のデータとして出力する（ステップＩ）。

このようにして本装置では、直線近似されたループ図形
の節点を移動しながら、その節点移動後の図形の品質を
その特徴量のヒストグラムから評価し、品質評価値が最
も（十分に）高くなるときの節点移動後のループ図形を
、整形された図形データとして求めるものとなっている
。

第２図はこのような図形整形作用を呈する実施例装置の
概略構成を示すブロック図である。

第２図において１は本装置全体の制御を司る処理プロセ
ッサである。スキャナ装置（イメージスキャナ）２によ
る線画像の読み取りを制御するスキャナインタフェース
３、画像メモリ５に対するデータの書き込みと読み出し
とを制御するメモリコントローラ４およびアドレスコン
トローラ６、タブレット８からのデータ入力を制御する
ダブレ０ ットインタフェース９、ＣＲＴ等の表示器７によるデー
タ表示を制御する表示コントローラ１０、および各種の
データを格納する為のメモリ１１等は、システムバスＳ
Ｂを介して前記処理プロセッサ」にそれぞれ接続される
。

尚、前記スキャナインタフェース３、画像メモリコント
ローラ４、画像メモリ５、アドレスコントローラ６、お
よび表示コントローラ１０はそれぞれ画像バスＶＢを介
して相互に接続され、これらの間で画像データの伝達が
なされるようになっている。

さて前記スキャナ装置（イメージスキャナ）２は、図示
しない計算機等（ＣＡＤ／ＣＡＭシステムや地理情報管
理システム）に図面等のイメージ情報を入力するもので
、例えばＡｌサイズの図面情報をスキャンニングによっ
て光学的に読み取り人力する。このスキャナ装置（イメ
ージスキャナ）２にて読み取り入力された線画像の情報
は、例えば２値画像データとして前記スキャナインタフ
ェース３から画像バスＶＢを介して前記画像メモリ１ ５に格納される。この画像メモリ５への２値画像データ
の格納は、前記アドレスコントローラ６による入力画像
の格納番地制御の下で行われる。そして画像メモリ５に
格納された画像データは、画像バスＶＢを介して読み出
され、前記表示コントローラ１０の制御の下で前記表示
器（ＣＲＴ）７にて表示される。

尚、スキャナ装置２からの図面入力の指示は、例えば前
記表示器７等に画面表示されるメニューを図示しないマ
ウスによって選択指示することにより、或いは前記タブ
レット８のシート上に表示されるメニュー情報（アイコ
ン）を選択的に指示することによりなされる。

しかして前記処理プロセッサ１は、タブレット８から人
力される指令に従い、画像メモリ５に格納された入力画
像（２値画像データ）に対して細線化処理等の所定の前
処理を施す。そしてこの前処理が施された線画像データ
から、その線図形を直線近似する節点を求め、この節点
の座標値や節点を結ぶ直線を示すデータとして前記線画
像デー２ 夕をベクトルデータに変換し、これを前記メモリ１１に
格納する。この際、パターン認識技術を用いて、入力画
像情報中から処理対象とする所望の図形パターンを抽出
・整形する等の処理が行われる。

尚、上記メモリ１１はディスクメモリ装置等によって構
成され、前述した如く変換されたベクトルデータを順次
蓄積する。そしてこのメモリ１１に格納されたベクトル
データは、例えば前記処理プロセッサｌの制御の下で適
宜能の計算機等に転送される。

また前記タブレット８およびＣＲＴ７の動作制御は処理
プロセッサ１の起動により、タブレットインタフェース
９および表示コントローラ１０によりなされる。

このように構成された実施例装置の処理動作を第３図に
示す処理手続きの流れに沿って説明する。

尚、ここでは地図中の家屋を示す図形パターンを抽出し
、これを整形してシンボル化する例について説明する。

この場合、先ずスキャナ装置２を起動し、地図　３ に示される線画像データを読み取り入力する（ステップ
ａｔ）。そしてこの読み取り入力された線画像データを
前記画像メモリ５に格納する。しかる後、前記処理プロ
セッサｌによる細線化処理を起動し、前記画像メモリ５
に得られた線画像データを線幅［１］に細線化する（ス
テップａ２）。その後、細線化された線図形データにつ
いて線分追跡を行い、その線図形データの特徴点である
節点を順次求め、節点を結ぶ直線線分にて線図形を直線
近似して第６図に示すようなループテーブルを作成する
（ステップａ３．　ａ４）。

この際、ループテーブルに登録する線図形の節点の情報
としては、内側に唯１つの穴を持ち、且つ同じ線上を２
度と通ることのない閉ループをなす図形データだけを抽
出し、そのループ図形についての節点数と、その節点の
座標値の系列を登録する。

具体的には、例えば第５図に斜線を付して示すように在
る線幅をもって入力された線画像αが与えられた場合、
これを細線化処理して線幅［１］　４ の線図形βを求める。この線図形を線分追跡することに
より、その特徴点である節点の座標が（ｘｌ、ｙｌ、）
、　　（ｘ２．ｙ２）、　　（ｘ３．ｙ３）、　　（ｘ
４゜ｙ４）、　　（ｘ５．ｙ５）として順次検出され、
これらの節点を結ぶ直線成分Ω１．Ω２．Ｊ７３，９４
１ｇ５がそれぞれ求められ、これらの直線成分ｉｔ　Ｉ
、Ｎ　２．Ｎ　３゜ρ４．Ω５にて前記線図形βが直線
近似される。

この結果、ループテーブルには、そのループ図形■につ
いてのその節点数が［５］であること、その座標値の系
列か（ｘｌ、ｙｌ、）、　　（ｘ２．ｙ２）。

（ｘ　３．　ｙ　３）、　　（ｘ　４＝　ｙ　４）、　
　（ｘ　５．　ｙ　５）として与えられることが登録さ
れる。

次にループテーブルに登録されたループ図形の特徴から
、処理対象としているループ図形、ここでは家屋パター
ンを示す矩形状（方形状）のループ図形をパターン認識
技術を用いて識別する（ステップａ５）。そして第５図
に示したループテーブルから、処理対象図形である家屋
パターンでないものを削除する。

以上の処理手続きは、従来より線画像処理とし５ て幅広く用いられている細線化処理技術や特徴点検出に
よる直線近似処理技術を適宜用いて行われる。

しかる後、ループテーブルに求めら・れたループ図形、
つまり節点で区切られた直線線分にて近似されたループ
図形に対する整形処理を起動する（ステップａ６）。

このループ図形に対する整形処理は、ここでは家屋パタ
ーンを示す矩形状のループ図形を処理対象としてしてい
ることから、例えば第４図に示すような処理手続きに従
って実行される。

この処理は、先ず前記ループテーブルから処理対象とす
るループ図形についての上述した節点（直線線分）に関
する情報を求めることから行われる（ステップｂｌ）。

しかる後、上記ループ図形を直線近似する各直線線分に
ついて、その線分の向きを示すベクトルデータから、そ
の向きをθ°〜９０°に正規化する（ステップｂ２）。

この線分の向きの正規化は、ここで処理対象とし°Ｃい
るループ図形が矩形状の家６ 屋パターンであり、ループ図形をなす直線線分が基本的
には直交しているとの前提に立脚して行われる。従って
。例えば前記各節点間の直線線分の向きを０″〜１８０
°のベクトルとして求め、その中の９０°〜１８００の
向きを示す直線線分については、第７図に示すようにそ
の向きから９０°を引くことによりなされる。このよう
な正規化処理により、直交した線分を同じ向きを持つ線
分として取り扱うことが可能となる。

その後、このようにして求めた各直線線分の向きを、そ
の線分の長さを重みの情報として、例えば第８図に示す
ようにヒストグラム化する（ステップｂ３）。そしてヒ
ストグラム化された直線線分の向きの分布から、そのピ
ーク値をとる向きを求め、これをそのループ図形が持つ
大局的な向きとする（ステップｂ４）。そしてこのルー
プ図形の大局的な向きを基準としてそのヒストグラムを
評価しくステップｂ５）、例えば各直線線分の向きが上
述した大局的な向きを中心とする所定の範囲内を向いて
いるか否かを調べてそのループ図形を品質７ 評価する（ステップｂ　６．）。

しかして図形としての品質評価値が悪い場合には、前記
節点を所定の制約条件下で移動させ、直線線分の向きを
変える（ステップｂ７）。即ち、前記節点の座標を、例
えば前述した入力画像データ（細線化処理前の画像）の
線幅の範囲内で、且つｘｙ力方向±ｎ画索の範囲内で逐
次移動させる。

この際、節点の移動は、直線線分の向きが前述したヒス
トグラムから求められる大局的な向きに集中するように
、その移動の向きが制御されて行われる。

しかる後、節点移動後の各直線線分の向きについてのヒ
ストグラムを同様にして求める。そしてヒストグラムの
ピーク値に示される大局的な向きに、各直線線分の向き
が集約されたとき、そのループ図形の品質が高いと評価
し、その節点移動後の節点の座標値の系列で示される図
形を、整形処理された図形データとして求める。

このような節点の移動処理を行うことにより、例えば第
８図（ａ）に示すように求められていた整８ 形前の図形データの線分ヒストグラムにみられるばらつ
きが、例えば第８図（ｂ）にに示すように成る向きのピ
ークに集中することになり、家屋パターンをなす図形の
直線線分の向きが揃えられて、その図形パターンが矩形
状に整形されることになる。

以上のような線分図形の整形処理によれば、例えば第９
図（ａ）に示すように地図から読取り入力された歪みを
持つ家屋パターン図形が、第９図（ｂ）に示すように整
形され、各家屋パターン毎に基本的には直交する直線線
分により囲まれた図形パターンとして求められることに
なるので、その図形チー　タ’ｅ　ＣＡ　Ｄ　／　ＣＡ
　Ｍシステムや地理情報管理システム等に効果的に入力
することが可能となる。

しかもこのような実施例装置によれば、ループ図形を直
線近似する節点の移動制御と、節点移動後の直線線分の
長さを重みとした向きについてのヒストグラムに基づく
図形品質の評価により、非常に簡単に、しかも数値的な
評価の下でループ図形を効果的に整形することが可能と
なる等の実用９ 上多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。実施例では処理対象とするループ図形が矩形の場合を
例に説明したが、処理対象とするループ図形が円である
場合には、例えば第１０図に示すように節点間の線分の
長さ１１．１）　２．・・・をその図形の特徴量として
求め、第１１図に示すように求められる線分の長さにつ
いてのヒストグラムから、各直線線分の長さが成る長さ
に集中するように節点移動を行って図形整形するように
すれば良い。また或いは第１０図に示すように各節点に
おける直線線分がなす角度をそれぞれ求め、第１２図に
示すように求められる上記角度についてのヒストグラム
から、これらの角度が成る角度に集中するように節点移
動を行って図形整形することも可能である。

また線画像を直線近似したループ図形の特徴量のヒスト
グラムから、その図形品質を評価するに際しては、例え
ば第１３図に示すようにヒストグラムにおける線分の大
局的向きを中心に、その線　０ 分の分布が所定の範囲±δに入る割合を評価値にするこ
とも可能である。またその評価値としてヒストグラムの
分散の度合いを採用し、分散が最も小さい時を最適とす
ることも可能である。

また実施例では、節点を逐次的に移動しながらその品質
を評価したが、移動可能な節点位置の全ての組み合わせ
について予めその直線成分のヒストグラムを求め、これ
らの各ヒストグラムから求められる品質評価値を相互に
比較して最適解を求めるようにすることも可能である。

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、線画像を直線近似
したループ図形に対する数値的な品質評価の下で節点移
動による図形整形を行うので、線分図形の角部等の局所
的な部分の整形にとどまらず、平行線の関係にある線分
や直交関係にある線分等の、大局的な線分の関係につい
ても効果的に整形することが可能であり、見た目に美し
い高１ 品質な図形データが得られる効果がある。また節点の移
動処理により、成る直線線分上にのる節点を省略して図
形データのガタッキを補正することができるので、デー
タ圧縮効果も期待することができる等の実用上多大なる
効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る図形整形装置ついて示すも
ので、第１図は実施例装置での図形成形処理の概念を示
す図、第２図は実施例装置の概略構成を示すブロック図
、ｔ８３図は全体的な処理手続きの流れを示す図、第４
図は矩形状のループ図形に対する整形処理手続きの流れ
を示す図である。 また第５図は入力線画像とこの画像データを直線近似し
た節点と直線成分の関係を示す図、第６図はループテー
ブルに格納される節点データの構造を示す図、第７図は
直線線分の向きの正規化の概念を示す図、第８図は長さ
により重み付けした直線線分の向きについてのヒストグ
ラムを示す図、第９図は入力画像と整形処理画像の例を
示す図である。 　２ 更に第１０図は円図形に対する直線近似の例を示す図、
第１１図は線分の長さを特徴量とするヒストグラムの例
を示す図、第１２図は線分間の角度を特徴量とするヒス
トグラムの例を示す図、第１３図はヒストグラムに対す
る評価の例を示す図である。 １・・・処理プロセッサ、２・・・スキャナ装置、４・
・・画像メモリコントローラ、５・・・画像メモリ、６
・・・アドレスコントローラ、１１・・・メモリ、Ｄ・
・・ループテーブル、 Ｅ・・・直線近似された図形の特徴量の抽出手段、Ｆ・
・・ヒストグラムの作成手段、 Ｇ・・・ヒストグラムの評価手段、 Ｈ・・・節点の移動手段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）節点により区切られた直線線分にて近似された図
   形を整形する図形整形装置において、所定の制約条件の
   下で前記各節点を移動させる手段と、節点移動された図
   形に対する品質評価値を求める手段と、品質評価値が最
   も高くなる節点移動後の図形を整形された図形として求
   める手段とを具備したことを特徴とする図形整形装置。
2. （２）品質評価値が最も高くなる節点移動後の図形を求
   める手段は、前記各節点の移動可能な全ての組み合わせ
   についてそれぞれ節点移動された図形の品質評価値を相
   互に比較して求めることを特徴とする請求項（１）に記
   載の図形整形装置。
3. （３）品質評価値が最も高くなる節点移動後の図形を求
   める手段は、逐次的に各節点を移動させながら、品質評
   価値が高くなる時の移動節点を順次選んで求めることを
   特徴とする請求項（１）に記載の図形整形装置。
4. （４）図形の品質評価値は、節点により区切られて図形
   を近似する直線線分についての特徴量のヒストグラムか
   ら求められることを特徴とする請求項（１）に記載の図
   形整形装置。
5. （５）節点により区切られて図形を近似する直線線分に
   ついての特徴量は、線分の向き、線分の長さ、または節
   点での線分がなす角度として求められることを特徴とす
   る請求項（４）に記載の図形整形装置。
6. （６）図形の品質評価値は、ヒストグラムの分散値、ま
   たはヒストグラムのピーク位置から所定の範囲に集まる
   分布の割合として求められることを特徴とする請求項（
   ４）に記載の図形整形装置。