JPH04141789A - 高精度ベクトル近似装置及び方法 - Google Patents

高精度ベクトル近似装置及び方法

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JPH04141789A
JPH04141789A JP26536790A JP26536790A JPH04141789A JP H04141789 A JPH04141789 A JP H04141789A JP 26536790 A JP26536790 A JP 26536790A JP 26536790 A JP26536790 A JP 26536790A JP H04141789 A JPH04141789 A JP H04141789A
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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、画像処理法、特に、平面線図形の画素を用い
て、最小二乗近似線を引き平面線図形の曲線に対して折
れ線近似させる画像処理法に関する。
〔従来の技術〕
従来、このような直線近似方法によれば次のような方法
がある。
第1の従来技術としては、原曲線のサンプル点列から近
似点を抽出する方法がある。第10図を用いて、この方
法を説明する。第10図には、原曲線りを例えばスキャ
ナのような画像を読み取る手段によって量子化が行なわ
れている。近似点を原曲線りのサンプル点列から抽出す
る場合、量子化ノイズが乗った点を選択する場合が考え
られるため曲線の原図形に忠実なベクトルは期待できな
い。すなわち、原曲線り中のPlを選択すれば曲線に忠
実といえるが、P  、P  を近似点とするとすれば
曲線の原図形に忠実なベクトルを選択しているとはいえ
ず原曲線りのデータとして量子化ノイズが乗ることにな
る。
第2の従来技術としては、最小二乗近似法を用いる方法
がある。この方法を第11図を用いて説明する。箪11
図には、近似対象となる曲線Vが示されている。この方
法によれば曲線■に近似させるために直線lを選択し、
曲線■と直線lとの間の領域の面積Sを積分によって求
めるS=f・ε2dt。そして、その間の領域の面積S
の最大誤差量E waxとを定め、最大誤差量Emax
より小さいSを形成し得る直線lを選択して直線!上の
いずれかの点を近似点として選択する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記した第1の従来技術によれば、近似
点を原曲線のサンプル点列から抽出する場合、原図形に
量子化ノイズか乗った点を選択するため、曲線の原図形
に忠実なベクトルは期待できず、高精度なベクトル近似
には不向きである。
また、第2の最小二乗近似法を用いる従来技術によれば
、第1の従来技術と異なり、近似点として量子化ノイズ
の乗った点を選択しないが曲線を近似した最小二乗近似
法による直線のどの点を近似点とするか明確ではない。
従って、近似点をどこに設定するかによって、近似点に
かなりノくうつきが生じることがあり、高精度なベクト
ル近似は困難である。
本発明は、上記したような従来技術の諸問題に鑑みてな
されたものでその目的とすることろは、原図形の量子化
ノイズに影響されずに原図形に忠実に直線及び曲線の平
滑化ができしかも、角形状を保持しながらデータ削減が
できる高精度ベクトル近似装置及び方法を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を有する本発明は、線図形のベクトル列に対し
、最小2乗線によってベクトル近似線分を設定するベク
トル近似線分設定手段と、近似線分の内分点を近似点と
して設定するベクトル近似点設定手段を有する。
また、線図形のベクトル列に対し、最小2乗線によって
ベクトル近似線分を設定し、近似線分の内分点を近似点
として設定する。
また、線図形のベクトル列に対し、最小2乗線によって
ベクトル近似線分を設定するベクトル近似線分設定手段
と、近似線分の内分点を近似点として設定するベクトル
近似点設定手段と、近似線分の内分点を近似点として設
定するとき、近似領域を重複させながら近似を進める近
似領域重複手段とを有する。
さらに他の方法によれば、線図形のベクトル列に対し、
最小2乗線によってベクトル近似線分を設定し、近似線
分の内分点を近似点として設定し、近似線分の内分点を
近似点として設定するとき、近似領域を重複させながら
近似を行なう。
〔作用〕
線図形のベクトル列を構成する各画素毎に線図形のベク
トル列の湾曲の程度を夫々算出し、求めた線図形を角度
によって複数の段階に分類し、各段階毎にベクトル列に
近似する近似点を求め、近似点を結んでベクトル近似線
を求める。
〔実施例〕
以下、本発明を図示した一実施例に基づいて説明する。
第1図を参照すると、本発明の高精度のベクトル近似装
置のブロック図が示されているみベクトル近似装置は、
記憶部と演算部とを有するCPUIを備えている。CP
UIには、画像を読み取るスキャナ等の画像読取部2が
接続されている。また、CPUIには、線図形のベクト
ル列の湾曲の角度、すなわち曲率を算出する曲率算出部
と、検査点前後数点からなる移動平均をその検査点の曲
率として計算する曲率移動平均すなわち、曲率としての
変化量を求める曲率移動平均計算部とからなる曲率算出
手段3が接続されている。
さらに、CPUIには、曲率を角度毎に角部、角度の大
、中、小に分類する分類手段4と、角度の大、中、小に
よって近似線の近似法を変化させる分類別近似部5とが
接続されている。
このような構成を有する高精度のベクトル近似装置は次
のように動作する。第2図を参照すると、まず、スキャ
ナ等での画像読取部2で線図形が描かれた原稿を読み取
り、一画素単位になるまで細線化し画素毎の座標を付し
てベクトル化する。
ここに細線化については、デジタル画像処理工学(日刊
工業新聞社列)に詳細に記載されている。
次に、第3図を参照して、各点の曲率を算出する方法を
説明する。まず、線図形の画素単位のベクトル列に対す
る曲率算出を説明する。まず、端点、分岐点を終始点と
する画素単位のベクトル列全点を対象とし、各検査点C
前後の20点目とでなす補角θを求める。すなわち、検
査点M1から前方20点目の画素M と画素MRとを選
択し、検査点M と前方の画素M 1また、検査点M1
1               F と後方の画素M とを結び、直線り、と直線LRの補角
θを求める。
次に画素単位のノイズの影響を防ぐため、検査点前後4
点に対し、次式による移動平均をその検査点の曲率とし
て計算する。
C、= (2,5x (C,+C1+4)+5.0ml
              +−4X(C+C)+7
.5× (C1−2++−3++3 C,)+10.0X (C,+C,+C,+、’))1
+2               +−1+/60.
0 いま、第3図(b)を用いて説明すると、検査点の補角
をC1とする。検査点C1の前方4点の補角をC、C1
C1、C1+4とし、後1+1     1+2   
  1+3方4点の補角をC1C1C1C1−4 +−1+−2+−3 とする。次に、検査点i点における01点での補角を代
入して曲率移動平均C11を求める。そして、Cの角度
の大きさによって角(曲率移動平均70°以上) 大(
曲率移動平均18°以上70°未満)、中(曲率移動平
均7.5°以上18°未満)、小(曲率移動平均7.5
°未満)というように角度ごとに分類分けする(ステ・
ンプ103)。
次に、段階ごとに分類した後、分類別に近似線を引いて
、近似点を求める。曲率移動平均が70°以上の場合に
は、角部として認識し、PlからP あるいはP −P
8によって表される画素を選択する。そして、2ドツト
おきに画素を削除してP  SP  を消去する。その
結果、Pl、P  、P  、P  、P  、P8に
よって角部としてデータが形成される。
次に、角度が大の場合について近似方法を説明する。角
度大に分類されたベクトル列に対し、累積誤差がEm日
 (最大許容累積誤差)以内におさまる検査点が最短の
最小二乗近似線を引く。ただし、検査点数は、限定する
。すなわち、曲率移動平均が大の場合、18°以上、7
0°未満となり、最短6画素分の検査点数に関する最小
二乗近似線を引く。そして、最大累積誤差が1.5画素
以内ならさらに最大32画素分まで画素を延ばして最小
二乗近似線を引く (第4図を参照)。このようにして
得られる原曲線Oに対する最小二乗近似線りを第6図中
に示す。そして検査開始点Sから検査終了点Eにまで延
びる最小二乗近似線りを31に内分する点てあって、原
曲線0の内側にある点を近似点Xとして選択する。ここ
で3:1に内分する点を近似点とするのは、原曲線をテ
ーラー展開した高次の項を近似する点を検査区間を両端
点とすると誤差量が多くなるためである。これは、近似
する原曲線をテーラ−展開した高次の項が近似区間の端
点ではなく近似線分の内側の点となるためである。第9
図(a)に2次の項、第3次の項の展開した高次の項が
近似線と交わる位置を示すが、交点の位置は、近似区間
の端点てはなく、近似線分の内側の点となっている。
次に、角度中、小の場合について、第4図及び第7図を
参照して説明する。角度中とは曲率移動平均7.5°以
上18°未満のものをいい、角度小は、曲率移動平均7
.5°未満のものをいう。
最短検査点数を12画素として、最小二乗近似線分を求
める(第4図を参照)。そして、最大累積二乗誤差が4
.0画素以内であればさらに最長48画素まで最小二乗
近似線分を求める。そして、第7図のように原曲線Oに
ついて最小二乗線りを求める。最小二乗近似線分りを1
.3に内分する点を近似点X1とし、3・1に内分する
点を近似点X とする。この近似点X 1X2の座標を
残して前に求められた隣接する近似点と結ぶ。
上記したように曲率極大の角においては、角の点を保存
するため、量子化された点を使用して単純間引きを行な
い、曲率大では、許容誤差を小さくし近似区間を小さく
し、制限して滑らかな曲線を表現する。曲率中または、
曲率小では曲率が小いほど許容誤差を大きくして直線性
を表現するようにする。
しかしながら、曲率大では最小二乗近似線で近似した近
似区間1/4および3/4の点を近似点とするので急激
に曲りが生じる折り返し状の線で近似点が欠落する場合
が有る。
これを第8図(a)を用いて説明すると、まず、L S
L2で最小二乗近似線を表わす。その結果、領域LAで
は近似点が欠落する可能性がある。このために、近似領
域Z 1Z SZoをそれぞれB 重複させて、近似を進め、領域Z で近似点xB□、X
o2を新たに設け、平滑化する。
〔発明の効果〕
以上にように本発明の高精度ベクトル近似装置及び方法
によれば、直線と曲線が混在する画素単位のベクトル列
に対し、原図形の量子化ノイズに影響されずに、しかも
元図形に忠実に直線及び曲線の平滑化ができる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の高精度のベクトル近似装置のブロック
図、第2図は本発明の高精度のベクトル近似方法のフロ
ーチャート、第3図は曲率算出の説明図、第4図は曲率
の分類表、第5図は曲率大の場合の間引き方法の説明図
、第6図は角度大の近似線の説明図、第7図は曲率中小
の場合の近似線の説明図、第8図はオーバーラツプさせ
て近似線を尽す説明図、第9図は線分を内分する近似点
を結ぶ場合の説明図、第10図は量子化ノイズの説明図
、第11図は従来技術の最小二乗近似法の説明図である
。 1・・・CPU、2・・・画像読取部、4・・・分類手
段、5・・・分類別近似。 第2 図 藝 図 某 図 篤4 図 /’、5 P6 P7 FB 芋5 図 わ7 固 Ca> (b) 茗6 図 ・2次ρ項 C3−/3ン/6 (3÷13)/6 ・3次O項 <242)/4 (2+I2)A

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、線図形のベクトル列に対し、最小2乗線によってベ
    クトル近似線分を設定するベクトル近似線分設定手段と
    、近似線分の内分点を近似点として設定するベクトル近
    似点設定手段を有する高精度ベクトル近似装置。 2、線図形のベクトル列に対し、最小2乗線によってベ
    クトル近似線分を設定し、近似線分の内分点を近似点と
    して設定する高精度ベクトル近似方法。 3、線図形のベクトル列に対し、最小2乗線によってベ
    クトル近似線分を設定するベクトル近似線分設定手段と
    、近似線分の内分点を近似点として設定するベクトル近
    似点設定手段と、近似線分の内分点を近似点として設定
    するとき、近似領域を重複させながら近似を進める近似
    領域重複手段とを有する高精度ベクトル近似装置。 4、線図形のベクトル列に対し、最小2乗線によってベ
    クトル近似線分を設定し、近似線分の内分点を近似点と
    して設定し、近似線分の内分点を近似点として設定する
    とき、近似領域を重複させながら近似を行なう高精度ベ
    クトル近似方法。 5、線図形のベクトル列を構成する各画素毎に線図形の
    ベクトル列の湾曲の程度を夫々算出する算出手段と、求
    めた湾曲の程度を角度によって複数の段階に分類する分
    類手段と、を備え各段階毎にベクトル近似点を設定する
    請求項1又は請求項3記載の高精度ベクトル近似装置。 6、線図形のベクトル列を構成する各画素毎に線図形の
    ベクトル列の湾曲の程度を夫々算出し、求めた湾曲の程
    度を角度によって複数の段階に分類し、各段階毎にベク
    トル近似点を設定する請求項2又は請求項4記載の高精
    度ベクトル近似方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004111975A1 (ja) * 2003-06-11 2004-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. デジタル地図の位置情報圧縮方法と装置
WO2007052462A1 (ja) * 2005-11-07 2007-05-10 Daihatsu Motor Co., Ltd. 形状認識装置及び歪評価装置
JP2010272120A (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 Fujitsu Ltd 曲線近似方法及びシステム、並びにグラフィック表示制御方法及び装置

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