JPH03228184A - 物体の輪郭線の分離方法 - 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、複数の物体が接触または重なっているとき、
複数の物体に分断して、元の形状に復元することができ
るようにした物体の輪郭線の分離方法に関する。

従来の技術 従来から、複数の物体が接触または重なっているとき、
その２値画像において、直線近似またはパターンマツチ
ングの手法で元の形状を同定する方法を採っている。こ
の先行技術としては、たとえば特開昭５Ｅ１１２０７７
がある。

発明が解決すべき課題 このような先行技術では、各画素の２値情報を用いて演
算処理を行わなければならず、その処理時間が長いとい
う問題がある。

本発明の目的は、演算処理時間を短縮することができる
ようにした物体の輪郭線の分離方法を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、輪郭線を構成する各点における曲率をその前
後の線分のなす角度から求め、曲率の変化が極小となる
点を凹部コーナとして検出し、その中から最短となる凹
部２点間で補助輪郭線を作成し、もとの輪郭線に結合す
ることによって、接触した物体の画像を分離することを
特徴とする物体の輪郭線の分離方法である。

作　　用 本発明に従えば、輪郭線は、移動の方向を表すチェーン
コードで表す、その輪郭線を構成する各点における曲率
を、その前後の線分のなす角度から求め、その曲率の変
化の極小となる点を凹部コーナ（すなわち四部角隅部）
として検出する。このようにして複数の凹部コーナを検
出し、その中から、凹部コーナの距離が最短となる凹部
コーナ間をたとえば直線の補助輪郭線で結合して、接触
または重なっている物体の画像を分離する。

したがって本発明に従えば、輪郭線上のデータのみを用
いて演算処理を行うので、演算処理量が少なく、シたが
って処理時間の短縮を行うことができる。

また本発明に従えば、分断された各物体の閉じた輪郭線
が生成されるので、こうして得られる分断された物体の
輪郭線の正否を検証することができる。

さらにまたこの輪郭線上の各点の移動方向を表すチェー
ンコードは、各種の特徴パラメータを求めるのに適用で
きる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の方法を説明するための図
である。第１図（１）の参照符４１で示す画像は、単一
の物体の画像であるか、または複数の物体が接触もしく
は重なっているときの画像であり、これは２値画像とし
て、第２図に示される画像メモリ１にストアされている
。この画像４１の輪郭線４２をその物体の画像４１が左
側になるようにして矢符４３の方向に処理回路２におい
て追跡してチェーンコードの列を求め、このチェーンコ
ードに基づいて、その画像４１の凹部コーナ４４，４５
を検出する。こうして求めた凹部コーナ４４，４５に基
づいて、物体画像の輪郭線の分離を行うことができる。

第３図は、処理回路２によって達成される本発明の一実
施例の簡略化したフローチャートである。

処理回路２は、たとえばマイクロコンピュータなどによ
って実現され、輪郭線の形状をもとに、接触または重な
った物体の画像に対応する輪郭線を解析した後、これを
分断し、各輪郭線について以後特徴パラメータの算出を
行う。

ステップａ１からステップａ２に移り、物体の画像の輪
郭線の追跡を行ってそのチェーンコードを求める。この
輪郭線の追跡の方法についてまず説明する。

第４図は画像メモリ１にストアされている暗背景中の明
物体を表す２値画像を示す。この第４図において、黒丸
は、第５図（１）で示されるように、論理「０」の画素
を示し、白丸は第５図（２）で示されるように論理「１
」の画素を示す。この画像中の物体の輪郭線を、次の手
順（１）〜（５）で探索する。

（１）第４図に示される２値画像の左上から右下に向っ
て、すなわちＸ方向に左方から右方に、かつＹ方向に上
から下にこの順序で、各画素が論理「０」すなわち暗か
ら論理「１」すなわち明へ変化する点を探索する。

（２）第４図の四角枠３０で囲んだ点が、輪郭線上の候
補として検出され、未だ輪郭線が追跡されていなければ
、この点は、マーカと呼ばれる追跡済みの情報をもたず
、輪郭追跡の開始点とじて決定される。各画素毎には、
上述のように追跡済みであるかどうかを表す情報を併せ
てストアしておく。

（３）第６図に示すように、輪郭線上の現在の画素をＱ
とし、この画素Ｑに移動してくる前の画素をＰとしたと
き、画素Ｑから移動する画素の探索を、第６図に従って
処理する。すなわち画素Ｑの８つの近傍点のうち、画素
Ｐ−画素Ｑの方向上の画素Ｐ３と、その方向の左右にあ
る４つの画素Ｐｉ　　Ｐ２．Ｐ５．Ｐ４とを、Ｐ１→Ｐ
５の順に調べ、最初に見付けた論理「１」の画素を選択
する。画素Ｑが開始点であるときには、画素Ｐ１を開始
点の左隣りの画素に選ぶ、もし、この画素Ｐ１に探索済
みのマーカがついていれば、この輪郭探索を打ち切る。

（４）このようにして輪郭線を追跡し、元の開始点に戻
った時点で、輪郭追跡を終了する。第７図はこの追跡結
果を示す。輪郭線の追跡は、左手で画素が論理「１」の
領域をたどる形で行われるので、物体の輪郭線の追跡は
、この実施例では、反時計まわりとなる。第７図におい
て、輪郭線は参照符３１で示す。

このような手順は、穴の輪郭線の追跡に関しても同様に
実施される。穴の輪郭線の追跡は、第８図に示されるよ
うに、時計まわりに行なわれ、その穴の輪郭線は参照符
３２で示される。第７図および第８図における開始点は
二重丸で示される。

く５）このように輪郭線追跡が完了すると、輪郭線３１
．３２上の画素に、マーカと呼ばれる追跡済みの情報が
付けられる。したがって再び前述のステップ（１）にお
いて、輪郭線３１．３２上の候補点、たとえば第７図の
破線枠３３で示される点が検出されても、その候補点に
は追跡済みの情報であるマーカがストアされているので
、それ以上の追跡は行われない。

この輪郭線は、第７図における２重丸で示される開始点
Ｓ１と、そこからの移動方向を第９図に示す０〜７の数
字で順次衣したチェーンコードによって記録されてスト
アされる。たとえば第７図の開始点Ｓ１から開始される
輪郭線３１のチェーンコードは、ｒ５４５６６４４６・
・・」となる。

このような手順（１）〜（５）による輪郭線の追跡の利
点（ａｌ）〜（ａ３）を、列挙すると、次のようになる
。

（ａｌ）輪郭線が物体を表す場合でも穴を表す場合でも
、共通である。

（ａ２）構造が簡単で、処理が高速である。

（ａ３）輪郭線追跡では、画像情報を１次元的に（線状
に）使用するので、物体の大きさく面積）がＮ倍になり
画素数が増大しても、追跡に要する時間は、Ｎの平方根
倍にしかならない。

さらに第１０図は、本発明に従って物体の画像の輪郭線
を示し、１重の白丸はその輪郭線４２上の画素を示し、
２重丸は輪郭線の追跡の開始点を示し、この第１０図に
おける数字は、チェーンコードを示している。この第１
０図における開始点Ｓからのチェーンコードは、 ５４５６５４６５０７７００７０１００１０１０１２３
２３５４３４４３４ である。このチェーンコードは、追跡方向４３に沿った
各画素毎に対応している。

第１１図は第１０図における開始点Ｓの前後数点を抽出
して示す、各画素には参照符ｐ１〜ｐ１０を、便宜のた
めに付しである。参照符ｐ５で示す開始点Ｓから次の点
ｐ６へのチェーンコードは５であり、前の点ｐ４からの
チェーンコードは４である。そこで次の第１式で示され
るチェーンコードの移動平均値を第３図のステップａ３
で求める。ｐは、点とともに、そのチェーンコードも表
すものとする。

第１式のＡ（ｉ＞は移動平均値を表しており、ｉは、開
始点Ｓにおいてその位置を表す参照符ｐ５の数字を示し
ており、この実施例ではに＝４である。開始点Ｓに関し
てその移動平均値Ａ（５）は、 Ａ　（５）−（ｐ６−ｐｉ＞＋（ｐ７−ｐ２）＋　（ｐ
８−ｐ３）＋　（ｐ９−ｐ４）＝　（４−４）＋　（５
−４）＋　（６−３）＋　（５−４）５　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）このよう
にして、輪郭１４２上の移動平均値Ａ（ｉ＞を求めると
、たとえば点ｐ２〜ｐ８の移動平均値は次のとおりとな
る。

・・・０１４５４４２・・・ こうして注目点の前後の線分同志のなす角度に対応した
量、すなわち曲率が得られる。この実施例では、単位が
４５／４度になっている。この移動平均値の変化、すな
わち輪郭線４２の曲率の変化を調べ、その極大値の点が
凸コーナに対応し、また極小値の点が凹コーナに対応す
る。前述の第１図（１）に示されている画像４１の輪郭
線４２におけるチェーンコードに基づいて求めた移動平
均値は第１図（２）に示されており、その凹コーナ４４
，４５は、移動平均値の極小値ｍ４４．ｍ４５にそれぞ
れ対応している。この画像４１は、第１２図（１）の参
照４１ａで示される同一の画像の姿勢が変化しても、輪
郭線の方向を表すチェーンコードに基づいて求めた第１
２図（２）の移動平均値の極小値の点ｍ４４ａ、ｍ４５
ａが、凹コーナ４４ａ、４５ａに対応している。このよ
うにして第３図のステップａ４では、移動平均値の極小
値の点を見付けて、凹コーナとして検出する。

次にステップａ５では、複数の凹コーナを検出した後、
これらの各凹コーナの相互間の距離が最短となる２つの
凹コーナを選択する。第１３図に示されるように２個の
物体が接触または重なり合って、一方の物体の画像４７
と、もう１つの物体の画像４８が得られ、この物体画像
４７．４８の輪郭線４９は閉じており、これらの物体の
画像の接触している凹コーナは参照符Ｂ、Ｃで示されて
おり、その他に、物体の画像４７に固有の凹コーナＡ、
Ｄもまた存在している。したがってこれらの凹コーナＡ
〜Ｄは、２つの物体の接触または重なりによるものかど
うかを判定する必要がある。

２つの物体の接触または重なる部分がある程度小さいも
のと仮定し、複数個の凹コーナＡ〜Ｄのうちから、それ
らの各コーナＡ〜Ｄのすべての組合せを求め、各組合せ
のうち、最も距離が短い２つのコーナを求める。第１３
図では、これらの各凹コーナＡ〜Ｄの組合せのうちの相
互間の距離を参照符１１〜１６で示している。この実施
例では凹コーナＢ、Ｃ間の距離ｐ１が最短であり、これ
によって凹コーナＢ、Ｃが２つの物体の接触または重な
ることによって形成されたものであると判断できる。

そこで前述の第３図のステップａ６において、距離が最
短である凹コーナＢ、Ｃ間のチェーンコードを生成して
、２つの物体の画像４７．４８を分離する。

第１４図では、これらの物体の画像を便宜のために第１
３図と同一の参照符４７．４８で示す。

選択した２個の凹コーナＢ、Ｃ間で、輪郭線４９を各物
体毎の画像を表現する部分４７．４８に分離する。分離
された輪郭線４９ａ、４９ｂは、閉ループであるので、
この凹コーナＢ、Ｃ間をたとえば直線補間して閉ループ
とする。すなわち第１４図（１）では、選択した２個の
凹コーナＢ、Ｃに基づき、物体画像４７．４８の部分を
表す２重線の輪郭線４９ａと単線で示す輪郭線４９ｂと
に分ける。すなわち第１４図（２）で示される１つの閉
じた輪郭線４つを、第１４図（３）のように２つの輪郭
線４９ａ、４９ｂに分ける。

次に各輪郭線４９ａ、４９ｂの閉じていない部分を、第
１４図（３）の矢印破線５０．５１の向きにたとえば直
線の補間を行い、この部分をチェーンコードで表す。こ
うして破線矢印５０．５１において生成した補間部分を
元の閉じていない各輪郭線４９ａ、４９ｂにそれぞれ連
結する。この結果、物体向＠４７．４８を表す輪郭線は
、第１４図（２）に示される元の輪郭線４つと、新たに
生成され閉じた２本の輪郭線４９ａ、５０；４９ｂ、５
１の合計３本となる。

そこでこうして得られた閉じた輪郭線４９ａ５０４９ｂ
　５１、さらに前述の閉じた輪郭線４９のチェーンコー
ドに基づいて、特徴パラメータ、たとえば周囲長、モー
メント、面積、重心などを算出し、予め教示しであるデ
ータと比較する。

これによって閉じた各輪郭線が、予め定めた物体の輪郭
線であるかどうか確認することができる。

したがって破線矢符５０，５１においてつないで形成し
た輪郭線４９ａ、５０；４９ｂ、５１が、ステップａ７
において生成された後、ステップａ８において正しいか
どうかを確認することができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、輪郭線を構成するチェー
ンコードの各点における曲率を、その前後の線分のなす
角度から求め、曲率の変化の極小となる点を凹部コーナ
として検出し、これらの複数の凹部コーナのうちから、
その凹部コーナの距離が最短となる２つの凹部コーナを
たとえば直線などの補助輪郭線で結合して各物体毎の閉
じた輪郭線を生成し、こうして接触または重なっている
物体の画像を分離することができる。このような演算処
理は、輪郭線上のデータだけを用いるので、演算処理量
が少なくてすみ、処理時間を短縮することができる。さ
らにまた本発明によれば、分断された各物体の閉じた輪
郭線が生成されるので、その分断された各輪郭線の正否
を検証することができる、しかもこの輪郭線の方向を表
すチェーンコードは各種の特徴パラメータを求めるため
に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための図、第２図
は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図は
第２図に示される処理回Ｂ２の動作を説明するためのフ
ローチャート、第４図は輪郭線追跡を行う暗背景中の明
物体を示す一画像の図、第５図は画素の論理値を示す図
、第６図は探索する画素を示す図、第７図は物体の追跡
結果を示す図、第８図は穴の追跡結果を示す図、第９図
はチェーンコードの原理を示す図、第１０［Ａは本発明
の他の実施例の輪郭線４２のチェーンコード示す図、第
１１図は第１０図に示される輪郭線の開始点Ｓ付近の一
部を示す図、第１２図は第１図に示される物体の画像４
１の姿勢が変化したときの状態を示す図、第１３図は凹
コーナＡ〜Ｄを説明するための図、第１４図は輪郭線４
９を分離する手順を示す図である。 １・・・画像メモリ、２・・・処理回路、４１，４７゜
４８−・・物体の画像、４２．４９．４９ａ、４９ｂ輪
郭線、４３・・・輪郭線の追跡方向、Ａ〜Ｄ・・・凹コ
ーナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 輪郭線を構成する各点における曲率をその前後の線分の
   なす角度から求め、曲率が変化の極小となる点を凹部コ
   ーナとして検出し、その中から最短となる凹部２点間で
   補助輪郭線を作成し、もとの輪郭線に結合することによ
   つて、接触した物体の画像を分離することを特徴とする
   物体の輪郭線の分離方法。