JPH05225337A - 境界抽出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】無人搬送車や、各種製品の形状検査装置等の視
覚センサ部に応用され、計測環境に関わらず、対象物標
の画像情報から画像の境界を、高精度に抽出すること。 【構成】ＴＶカメラ１、Ａ／Ｄ変換器２、平滑処理部
３、微分処理部４、境界画像作成部５、統合回路６を有
して構成される。 【効果】縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４種類
の微分画像を作成し、各微分画像の微分方向における微
分値の、ピークを示す画素を抽出し、該画素における微
分値の大きさから境界画素を決定し、境界画像を作成す
ることにより、環境に影響されない、高精度の境界抽出
処理を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人搬送車や各種製品
の形状検査装置の視覚センサ部等に応用され、対象物標
の画像情報から、画像中の境界線を抽出し、存在する物
標の形状を認識する、画像処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像情報から境界線の抽出を行う
場合、画像情報を、あるしきい値で２値化して、その輪
郭部を抽出することが行われている。

【０００３】また、一般の各種シーンへの適用法とし
て、画素間の濃度差、すなわち微分を用いて、画像情報
から境界線を抽出することも行われているが、その場合
には、単一の固定しきい値を用いている。

【０００４】これらの方法を使用する場合、計測対象物
と、背景の濃度の差が、十分に大きなこと、例えば、文
書画像のように、背景が白色で、計測対象画像である文
字・図形部が黒色であること等の、良好な計測環境が必
要になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような、従来技
術では、計測対象物と、背景の濃度の性質が、極端に異
なる計測環境を、全てのシーンに対して、満足させる必
要があるため、従来の画像処理技術は実用的なものでは
なかった。

【０００６】また、画素間の濃度差、すなわち、微分を
用いる方法によれば、該微分値を、固定されたあるしき
い値を用いて、２値化して扱うため、効果的に微分処理
が行える適用対象が限られ、高精度な画像処理を行うに
は、予め対象物標に関する多量の知識を、必要とするこ
とにもなる。

【０００７】上記の様に、従来の手法では、実世界の様
々なシーンを対象とした、画像の境界抽出処理は、困難
であった。

【０００８】そこで、本発明は、上記問題を解決すべ
く、計測環境に影響されることなく、高精度に、画像情
報から境界を抽出する、新たな手法を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】測定対象物の画像情報を
入力する画像情報入力手段と、縦、横、斜め右上がり、
斜め右下がりの４方向に、方向別微分オペレータを作用
させ、４方向の方向別微分画像を作成する微分処理手段
と、各方向別微分画像に対して、該方向における微分値
のピークを示す画素を調べる手段と、該画素における微
分値が、ある設定されたしきい値より大きな場合に、前
記ピーク値を示す画素を境界画素として、境界画像を作
成する手段と、作成した４方向の境界画像を統合する手
段とからなる構成が考えられる。

【００１０】さらに、画像情報からの境界抽出を高精度
で実行する手段として、以下に示す構成も考えられる。

【００１１】測定対象物の画像情報を入力する画像情報
入力手段と、縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４
方向に、方向別微分オペレータを作用させ、４方向の方
向別微分画像を作成する微分処理手段と、各方向別微分
画像に対して、該方向における微分値のピークを示す画
素を調べる手段と、第一のしきい値と、第一のしきい値
より小さく設定された第二のしきい値を用いて、該画素
における微分値が、第一のしきい値より大きなものを境
界画素とし、第一のしきい値以下であるが、第二のしき
い値よりは大きなものを、境界候補画素とし、さらに、
第二のしきい値以下のものを、非境界画素として、３値
化された画像を作成する手段と、該３値化画像を、ある
方向から走査し、ある境界候補画素に注目し、該境界候
補画素の近傍の画素を調べ、該境界候補画素が、境界画
素に連結している場合には、境界候補画素を、境界画素
に変換する処理を行う第一拡張手段と、第一拡張手段で
行う処理を第一拡張手段とは、逆の方向から行う第二拡
張手段と、第二拡張手段で作成された画像から境界画像
を作成する手段と、作成された各々の境界画像を統合す
る手段とからなる構成である。

【００１２】

【作用】まず、テレビカメラ等の画像情報入力手段で、
測定対象物の、原画像の画像情報（例えば、測定対象物
の輝度情報）を入力する。

【００１３】次に、入力された画像情報に、アナログー
デジタル変換し、得られたデジタル画像において、縦、
横、斜め右上がり、斜め右下がりの４方向の方向別微分
オペレータを作用させ、４方向の方向別微分画像を作成
する。

【００１４】各方向別微分画像に対して、該方向におけ
る微分値がピークを示す画素を抽出し、該画素における
微分値が、ある設定されたしきい値より大きなものを、
境界画素とする。

【００１５】さらに、作成した４方向の境界画像を、統
合することにより、原画像情報から境界を抽出する。

【００１６】また、さらに高精度な境界の抽出を行うに
は、第一のしきい値と、第一のしきい値より小さく設定
された第二のしきい値を設け、方向別微分オペレータを
作用させ、４方向の方向別微分画像を作成した後、各方
向別微分画像に対して、該方向における微分値がピーク
を示す画素を抽出し、該画素における微分値が、第一の
しきい値より大きなものを境界画素とする。

【００１７】次に、第一のしきい値以下であるが、第二
のしきい値よりは大きなものを境界候補画素とする。

【００１８】さらに、第二のしきい値以下のものを、非
境界画素とし、３値化された画像を作成する。

【００１９】該３値化画像を、ある方向から走査し、あ
る境界候補画素に注目し、該境界候補画素の近傍の画素
を調べる。

【００２０】そして、該境界候補画素が、境界画素に連
結している場合には、境界候補画素を、境界画素に変換
する。この処理を、全ての境界候補画素に対して行う。

【００２１】この後、今度は、逆の方向から、前記３値
化画像を走査し、ある境界候補画素に注目し、該境界候
補画素の近傍の画素を調べる。

【００２２】そして、該境界候補画素が、境界画素に連
結している場合には、境界候補画素を、境界画素に変換
し、境界画素に変換されなかった境界候補画素を非境界
画素として、全画素を、境界画素と非境界画素に２値化
して、各微分方向において作成された境界画像を、統合
することにより、画像情報から境界を抽出する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。

【００２４】図１に、本発明の第一実施例の構成図を示
す。

【００２５】本実施例は、ＴＶカメラ１、Ａ／Ｄ変換器
２、平滑処理部３、微分処理部４、境界画像作成部５、
統合回路６を有して構成される。

【００２６】ＴＶカメラ１は、測定対象物の画像情報で
ある輝度情報を、収集する手段である。

【００２７】本実施例では、ＴＶカメラのＮＴＳＣ信号
を画像情報として利用しているが、超音波、電波等の反
射強度情報を、画像情報として用いても良い。

【００２８】Ａ／Ｄ変換器２は、アナログ信号をデジタ
ル信号へ変換する回路である。

【００２９】平滑処理部３は、画像からの特徴抽出の容
易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音を、除去す
る手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイスで
構成される。

【００３０】微分処理部４は、画像からの境界抽出の容
易化を図るため、微分オペレータを作用させ微分画像を
得る手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイス
で構成される。

【００３１】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分画像を得るため、それぞれの方向に対応した、４つの
微分処理部４を有している。

【００３２】境界画像作成部５は、微分処理部４で得ら
れた方向別微分画像から、その微分方向において、微分
値がピークを示す画素を抽出し、該画素における微分値
が、設定されたあるしきい値より大きなものを境界画素
として、境界画像を作成する手段であり、各種ＴＴＬロ
ジック、クロック回路、ディレイ回路等の電子デバイス
で構成される。

【００３３】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分画像から境界画像を作成するため、それぞれの方向に
対応した、４つの境界画像作成部５を有している。

【００３４】統合回路６は、４方向の境界画像を統合し
て、最終的に、１つの境界画像を得るための手段であ
り、論理ＯＲゲート等の電子デバイスで構成される。

【００３５】以下、図１から図５を参照して、第一実施
例の動作を説明する。

【００３６】まず、ＴＶカメラ１にて、測定対象物の画
像情報の読み込みを行う。

【００３７】画像情報としては、例えば、ＴＶカメラか
ら出力されるＮＴＳＣ信号を利用する。

【００３８】次に、Ａ／Ｄ変換器２にて、アナログで出
力されるＮＴＳＣ信号を、デジタル信号に変換する。

【００３９】次に、平滑処理部３では、得られたデジタ
ル信号をもとに、画像の平滑化処理を行う。

【００４０】ここで、平滑化処理とは、画像からの特徴
抽出の容易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音
を、除去する処理であり、本発明には必ずしも必要でな
いが、今回は、これを含めて説明する。

【００４１】図２を参照して、平滑化処理の一例を説明
する。

【００４２】今、３×３のマトリクスを考え、注目する
画素点の値をＰとし、Ｐの周囲の画素点の値を、図２の
ように、Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、
Ａ７とする。

【００４３】ここで、次式１で与えられるＰを、注目す
る画素点での平滑化処理値とする。

【００４４】 Ｐ＝（Ａ０＋Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋Ａ５＋Ａ６＋Ａ７）／８ （式１） 平滑化処理部３は、この平滑化処理を、全ての画素点を
注目点として行う。

【００４５】次に、微分処理部４では、平滑化処理され
た画像をもとに、画像の微分処理を行う。

【００４６】ここで、微分処理は、境界抽出の容易化を
図るため、画像に施す演算処理である。

【００４７】図３を参照して、微分処理の一例を説明す
る。

【００４８】いま、５×５のマトリクスを考え、注目す
る画素点の値をＰとし、Ｐの周囲の一部の画素点の値
を、図３（ａ）のように、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ
４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７とする。

【００４９】また、微分処理を行うための「重みマトリ
クス」も５×５のマトリクスとし、微分処理に必要な画
素点における値を、図３（ａ）に示すように、Ａ０、Ａ
１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７とする。

【００５０】ここで、次式２で与えられるＰを、注目す
る画素点での微分値とする。

【００５１】 Ｐ＝Ｐ０×Ａ０＋Ｐ１×Ａ１＋Ｐ２×Ａ２＋Ｐ３×Ａ３＋Ｐ４×Ａ４ ＋Ｐ５×Ａ５＋Ｐ６×Ａ６＋Ｐ７×Ａ７ （式２） Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７の具
体的な値は、縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの方
向ごとに、図３（ｂ）に示すように決められている。

【００５２】例えば、横方向の微分処理の場合、Ａ０＝
０、Ａ１＝−１、Ａ２＝−２、Ａ３＝−１、Ａ４＝０、
Ａ５＝１、Ａ６＝２、Ａ７＝１であるので、式２より、
注目点における微分値Ｐは、次式３で表される。

【００５３】 Ｐ＝Ｐ０×０＋Ｐ１×（−１）＋Ｐ２×（−２）＋Ｐ３×（−１）＋Ｐ４×０ ＋Ｐ５×１＋Ｐ６×２＋Ｐ７×１ 従って、Ｐ＝−Ｐ１−２×Ｐ２−Ｐ３＋Ｐ５＋２×Ｐ６＋Ｐ７ （式３） 本微分処理は、全ての画素点に対して行われる。

【００５４】同様な処理によって縦方向、斜め右上がり
方向、斜め右下がり方向における微分処理を行うことが
できる。

【００５５】次に、作成された微分画像から、該微分方
向における微分値のピークを示す画素を抽出し、該方向
の境界画像を作成する。

【００５６】本処理は、境界画像作成部５により実行さ
れるが、これを図４を参照して説明する。

【００５７】横方向微分画像を例にとり説明するが、他
の３方向の微分画像に対しても、全く同様な処理が行わ
れる。

【００５８】前記の様に、微分処理部４にて、横方向に
微分処理された画像においては、式３により、各々の画
素に対する微分値が求められる。

【００５９】ところで、微分値がピークを示すというこ
とは、輝度情報の変化が極大になることを意味するもの
であり、このピーク値を示す点が、境界上の点である可
能性は極めて高い。

【００６０】そこで、微分値の変化を調べ、微分値がピ
ークを示す画素（以下、単に「ピーク画素」と称するこ
とが多い）を検出する。

【００６１】ある注目した画素点Ｐが、ピーク画素であ
るためには、図４に示すように、Ｐ０、Ｐ、Ｐ１を設定
すると、式４を満たすことが条件となる。

【００６２】 Ｐ＞Ｐ０ かつ Ｐ＞Ｐ１ （式４） ところで、微分値自体が小さくとも、式４を満たせば、
ピーク画素となるが、微分値が小さいことは、輝度情報
の変化が小さいことを意味し、該ピーク画素が、境界上
の画素点である可能性は小さくなる。

【００６３】そこで、前記の様に求められた、ピーク画
素での微分値を、ある設定されたしきい値と比較して、
前記微分値が、該しきい値よりも、大きなとき、前記ピ
ーク画素を、境界画素とみなして、境界画像を作成する
ことにする。

【００６４】また、ピーク画素でない画素は、境界画素
ではないので、入力された画像を構成する全ての画素
は、境界画素とそれ以外の非境界画素に区別され、結
局、境界画素と非境界画素とに２値化された画像を、得
ることとなる。

【００６５】以上の様に、微分処理された画像に対し
て、微分処理した方向に、ピーク画素を検索、抽出し、
該ピーク画素における微分値を、ある設定されたしきい
値と比較し、前記微分値が、該しきい値より大きな場合
にのみ、前記ピーク画素を境界画素とみなし、境界画像
を作成することにより、比較的簡易な構成で、計測環境
に影響されず、高精度で境界を抽出する方法を、提供す
ることができることになる。

【００６６】上記のような過程を経て得られた４方向の
境界画像は、統合回路６にて、論理和の演算により統合
される。

【００６７】なお、該統合された画像に対して、以下に
記す、いわゆる膨張、収縮処理、ラベリング処理、矩形
情報処理等を施しても良い。

【００６８】以下、これらの処理について、図５から図
７を参照して、若干説明を加える。

【００６９】「膨張、収縮処理」は、基本的な画像処理
手法で、この２つの処理を組み合わせることにより、穴
埋め、スムージング等の処理を行うことができる。

【００７０】処理の概要を図５に示す。

【００７１】膨張処理は、図５に示すＡ０、Ａ１、Ａ
２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７のうち、少なくとも
一つが１ならば、注目する画素点Ｐを境界画素、すなわ
ちＰ＝１とする処理である。

【００７２】収縮処理は、図５に示すＡ０、Ａ１、Ａ
２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７のうち、少なくとも
一つが０ならば、注目する画素点Ｐを非境界画素、すな
わちＰ＝０とする処理である。

【００７３】上記、膨張、収縮処理は、ともすると途切
れがちに抽出される境界を連結させることを目的とし、
境界抽出の完璧をきすため行われる処理である。

【００７４】さらに、無人搬送車等の他のシステムへの
応用を考慮し、いわゆるラベリング処理や矩形情報処理
を行っても良い。

【００７５】ここで「ラベリング処理」とは、得られた
画像中に複数の図形（領域）が存在するときに、各領域
の連結成分（この場合、境界画素に囲まれた画素のかた
まり）ごとに、異なるラベル値を付加する処理である。

【００７６】したがって、非境界画素（領域）に着目し
て、ラベリングを行う。

【００７７】処理結果例を、図６に示す。

【００７８】図６に示す例は、境界線が２ヵ所で閉曲線
となっている場合であり、その各々の領域には、異なる
ラベル「１」、「２」、「３」が、付加されている。

【００７９】なお、ラベリング処理手段は、例えばＣＰ
Ｕ（中央処理装置）、仮ラベリング処理用ＲＡＭ、テー
ブル操作処理用ＲＡＭ、本ラベリング処理用ＲＡＭ等を
有して構成される。

【００８０】ラベリング処理は、通常、仮ラベリング処
理、テーブル操作処理、本ラベリング処理の３段階の処
理で行われる。

【００８１】以下、ラベリング処理について説明する。

【００８２】まず、入力画像をラスタ走査し、ラベルが
割り当てられていない非境界画素に対して順次、未使用
のラベルをつけていく処理を、最終走査画素まで行う
（仮ラベリング処理と称する）。

【００８３】この際、違うラベルを付けた画素が連結し
ていることが判明すれば、ラベル連結情報を作成してお
く。

【００８４】違うラベルを付けた画素が、連結している
か否かは、例えば注目する画素の４近傍に、他のラベル
が付けられた非境界画素が、存在するか否かによって判
断される。

【００８５】次に、ラベル連結情報をもとにラベル値修
正テーブルを作成する（テーブル操作処理と称する）。

【００８６】最後に、ラベル値修正テーブルを用いて、
仮ラベリング画像から、本ラベリング画像を作成する
（本ラベリング処理と称する）。

【００８７】なお、ラベリング処理方法の詳細について
は、例えば「コンピュータ画像処理入門」（総研出版
（株）：田村秀行監修）に、記載されている。

【００８８】次に、「矩形情報処理」とは、同じラベル
が付加された画素点が呈する形状を、矩形状に近似する
ものであり、どの程度の大きさの物が、どの位置に存在
するかについての、概略情報を得るための画像処理であ
る。

【００８９】物標の存在の有無や、存在物標の大きさの
情報等が与えられるためアプリケーションシステムにと
っては、有益な情報となる。

【００９０】図７に、ある領域が、矩形情報処理される
一例を示す。

【００９１】領域Ａには、同一のラベルが付加されてお
り、該領域Ａは、矩形Ｂの様に近似され、該矩形Ｂが矩
形情報となる。

【００９２】矩形処理方法の一例としては、座標系を図
７のように設定し、領域Ａを構成する画素がとりうる
Ｘ、Ｙ座標のうち、ＸおよびＹ座標の最小値、最大値を
それぞれ、ＸＭＩＮ、ＸＭＡＸ、ＹＭＩＮ、ＹＭＡＸと
すると、 ＸＭＩＮ≦Ｘ≦ＸＭＡＸ、かつ、ＹＭＩＮ≦Ｙ≦ＹＭＡＸ （式５） なる、式５を満たす領域を、領域Ａの矩形情報とするこ
とが考えられる。

【００９３】次に、本発明の第二実施例について説明す
る。

【００９４】本実施例は、第一実施例に比べ、構成が若
干複雑になるが、より高精度に境界抽出を行える方法を
提供するものである。

【００９５】本実施例の構成を図８を参照して、説明す
る。

【００９６】本実施例は、ＴＶカメラ１、Ａ／Ｄ変換器
２、平滑処理部３、微分処理部４、統合回路６、ピーク
抽出部７、第一拡張部８、第二拡張部９、２値画像作成
部１０を有して構成される。

【００９７】ＴＶカメラ１、Ａ／Ｄ変換器２、平滑処理
部３、微分処理部４、統合回路６は、第一実施例と同じ
ものを使用するが、これらについては、必要に応じて説
明を加える。

【００９８】ＴＶカメラ１は、測定対象物の画像情報で
ある輝度情報を、収集する手段である。

【００９９】Ａ／Ｄ変換器２は、アナログ信号をデジタ
ル信号へ変換する回路である。

【０１００】平滑処理部３は、画像からの特徴抽出の容
易化を図るため、画像に含まれる各種の雑音を、除去す
る手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイスで
構成される。

【０１０１】微分処理部４は、画像からの境界抽出の容
易化を図るため、微分オペレータを作用させ微分画像を
得る手段であり、各種ＴＴＬロジック等の電子デバイス
で構成される。

【０１０２】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分処理画像を得るため、それぞれの方向に対応した、４
つの微分処理部４を有している。

【０１０３】ピーク抽出部７は、微分方向における、微
分値がピークを示す画素を抽出し、予め設定された２つ
のしきい値と、ピーク画素における微分値を比較するこ
とにより、該画素を境界画素、境界候補画素、および非
境界画素の３種類に分類し、微分処理画像から３値画像
を作成する手段であり、各種ＴＴＬロジック、半導体メ
モリ、クロック回路、ディレイ回路等の電子デバイスで
構成される。

【０１０４】なお、本実施例においては、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向の微
分処理画像に対応して、４つのピーク抽出部７を有して
いる。 第一拡張部８は、ピーク抽出部７にて作成され
た３値画像を、例えばラスタ走査し、ある境界候補画素
に注目し、該境界候補画素の近傍の画素を調べ、該境界
候補画素が、境界画素に連結している場合には、境界候
補画素を境界画素に変換することを、全ての境界候補画
素に対して行う手段であり、各種ＴＴＬロジック、半導
体メモリ等の電子デバイスで構成される。

【０１０５】なお、本実施例においては、４つのピーク
抽出部７に対応して、４つの第一拡張部８を有してい
る。

【０１０６】第二拡張部９は、第一拡張部８で行った処
理と全く同じ処理を、第一拡張部８とは、逆の方向か
ら、例えば、ラスタ走査する手段であり、各種ＴＴＬロ
ジック、半導体メモリ等の電子デバイスで構成される。

【０１０７】なお、本実施例においては、４つの第一拡
張部８に対応して、４つの第二拡張部９を有している。

【０１０８】２値画像作成部９は、第一拡張部８および
第二拡張部９にて処理され作成された境界画素、境界候
補画素、および非境界画素から、境界候補画素を非境界
画素とすることにより、２値画像を作成する手段であ
り、各種ＴＴＬロジック、半導体メモリ等の電子デバイ
スで構成される。

【０１０９】なお、本実施例においては、４つの第二拡
張部９に対応して、４つの２値画像作成部１０を有して
いる。

【０１１０】統合回路６は、４方向の２値画像を統合し
て、最終的に、１つの境界画像を得るための手段であ
り、論理ＯＲゲート等の電子デバイスで構成される。

【０１１１】以下、本実施例における動作を説明する
が、第一実施例と重複する部分についての、詳述は避け
る。

【０１１２】まず、ＴＶカメラ１にて、測定対象物の画
像情報の読み込みを行う。

【０１１３】次に、Ａ／Ｄ変換器２にて、アナログで出
力される画像情報信号を、デジタル信号に変換する。

【０１１４】次に、平滑処理部３では、得られたデジタ
ル信号をもとに、全ての画素点を注目点として画像の平
滑化処理を行う。なお本処理は、本発明においては必ず
しも必要でない。

【０１１５】ここで、平滑化処理とは、画像に含まれる
各種の雑音を、除去する処理であり、前記の通り、式１
により、注目する画素点での平滑化処理値を求める。

【０１１６】次に、微分処理部４では、平滑化処理され
た画像をもとに、画像の微分処理を行う。

【０１１７】ここで、微分処理とは、境界抽出の容易化
を図るため、画像に施す演算処理であり、前記の通り、
式２および図３（ａ）に示す重みマトリクスを用いて処
理される。

【０１１８】微分処理方法は、第一実施例と全く同じで
あるので、詳細な説明は、ここでは省略する。

【０１１９】本微分処理を、縦方向、横方向、斜め右上
がり方向、斜め右下がり方向の４方向に対して行う。

【０１２０】次に、ピーク抽出部７により、ピーク画素
を抽出し、該画素を境界画素、境界候補画素または非境
界画素にわけ、全画素に対して３値画像を得る。

【０１２１】これについて、以下説明する。

【０１２２】ピーク画素の求め方は、第一実施例におい
て図４を用いて説明した通りである。 例えば、横方向
の微分画像に対しては、図４に示す画素配置において、
式４を満足すれば、点Ｐはピーク画素と判断される。

【０１２３】次に点Ｐにおける微分値を、予め設定され
た、２つのしきい値と比較する。

【０１２４】ここで説明のため、２つのしきい値をそれ
ぞれ、第一のしきい値、第二のしきい値と称し、第一の
しきい値は、第二のしきい値より大きく設定されている
ものとする。

【０１２５】さて、ピーク画素が求まると、該画素にお
ける微分値と、前記２つのしきい値を比較する。

【０１２６】まず、前記微分値が、第一のしきい値より
大きければ、前記ピーク画素を境界画素とする。

【０１２７】次に、前記微分値が、第一しきい値以下
で、第二のしきい値より大きければ、前記ピーク画素を
境界候補画素とする。

【０１２８】さらに、前記微分値が、第二のしきい値以
下であれば、前記ピーク画素を非境界画素とする。

【０１２９】ピーク画素以外は、もともと非境界画素で
あるため、全画素が３値化され、３値画像が得られるこ
とになる。

【０１３０】第２実施例が、第一実施例より、高精度に
境界の抽出が可能なのは、しきい値を２種類設定し、第
一のしきい値により、明確な境界を確実に抽出し、微分
値が、第一のしきい値以下であるが、第２のしきい値よ
り大きな画素、すなわち、境界画素と確定できない画素
を境界候補画素とし、後に述べる拡張処理により、該境
界候補画素が、境界画素である可能性が高い場合にの
み、境界候補画素を境界画素として処理する点にある。

【０１３１】次に、第一拡張部８および第二拡張部９で
行う処理について説明する。

【０１３２】第一拡張部８および第二拡張部９では、前
記境界候補画素のうち、境界画素に連結している画素を
境界画素に変換する。

【０１３３】第一拡張部８は、まず、ピーク抽出部７に
て作成された、前記３値画像を、例えばラスタ走査して
いき、境界候補画素が走査されると以下の処理（本処理
を「拡張処理」と称する）を行う。

【０１３４】例えば、注目する境界候補画素の８近傍の
画素のうち、微分方向に存在する２画素を除く、残りの
画素を調べる。

【０１３５】次に、該境界候補画素が、境界画素に連結
している場合には、境界候補画素を境界画素に変換す
る。

【０１３６】この処理を、例えば、ラスタ走査しながら
最後の画素まで行う。

【０１３７】図９に、注目画素の近傍の画素を調べ、境
界候補画素を境界画素に確定する処理の一例を示す。

【０１３８】これは、横方向の微分処理画像を拡張処理
する一例を示す。

【０１３９】いま、Ｐが、注目する境界候補画素である
ので、該画素の８近傍画素のうち、微分方向である、Ｐ
の横方向に存在する２画素を除いた残りの画素、すなわ
ちＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５のいずれかが、
境界画素であれば、Ｐを境界画素とするものである。

【０１４０】なお、微分方向（この場合、横方向）の画
素を除いて拡張処理するのは、例えば、横方向の微分処
理とは、縦方向の境界を抽出する処理であるので、境界
候補画素点Ｐの横方向に存在する画素は、判断不要な画
素点として扱う。

【０１４１】第二拡張部９では、第一拡張部８で行った
処理と全く同じ拡張処理を、第一拡張部８とは、逆の方
向から行う。

【０１４２】なお、拡張処理する手段を２個設け、両方
向から拡張処理するのは、一方向からの拡張処理のみで
は、境界候補画素が境界画素と連結している場合であっ
ても、該境界候補画素が、非境界画素となってしまう場
合があり、これを回避するためである。

【０１４３】例えば、図１０に示すように（縦方向微分
の場合である）、ａ方向の走査のみでは、境界候補画素
Ｄは、境界画素Ｅと連結しているため境界画素に変えら
れるが、境界候補画素Ｂ、Ｃは、画素Ｄを介して境界画
素Ｅと連結していると考えられるにもかかわらず、境界
画素に、変えられず、非境界画素になってしまう事態が
生じてしまう。

【０１４４】そこで、ｂ方向からも各画素を走査して、
境界画素Ｄに連結している境界候補画素Ｃを、境界画素
とし、更に、境界画素Ｃに連結している境界候補画素Ｂ
を境界画素とすることにより、かかる事態の発生を回避
している。

【０１４５】このように、両方向からの拡張処理を行う
ことで、完全な拡張処理を行うことができることとな
る。

【０１４６】なお、かかる拡張処理は、縦方向、横方
向、斜め右上がり方向、斜め右下がり方向の４方向に対
して行われる。

【０１４７】２値画像作成部１０では、拡張処理された
画像に対して、境界画素に変換されなかった境界候補画
素を非境界画素にすることによって、該画像を構成する
全ての画素を、境界画素と非境界画素に区別する。

【０１４８】例えば、境界画素を「１」、非境界画素を
「０」とした、２値画像を作成する。 なお、かかる２
値画像の作成処理も、縦方向、横方向、斜め右上がり方
向、斜め右下がり方向の４方向に対して行われる。

【０１４９】最後に、統合回路６は、４方向の２値画像
を論理ＯＲゲート等により統合し、１つの境界画像を作
成する。

【０１５０】このように作成された境界画像に対して、
第一実施例にて説明した「膨張、収縮処理」を施して、
ともすると途切れがちに抽出される境界を連結させ、境
界抽出をより確実に行うことや、「ラベリング処理」、
「矩形情報処理」等の各種画像処理を施して、他のシス
テムの利用に供することができる情報を得るようにして
も良い。

【０１５１】以上述べてきた第二実施例により、環境に
影響されず、さらに高精度に境界を抽出する方法を、提
供することができることになる。

【０１５２】つまり、しきい値が１つの場合、全ての境
界を抽出するためには、しきい値の設定値を小さくしな
ければならないが、設定値を小さくすることは、同時に
ノイズ成分が、多くなることでもある。

【０１５３】したがって、しきい値を２個設け、第一の
しきい値は、大きな値とし、明確な境界を確実に抽出
し、第二のしきい値は、第一のしきい値より、小さな値
とし、注目する画素点における微分値が第二のしきい値
より大きく、かつ第一のしきい値以下の場合には、注目
する画素点に近接する画素点が、境界画素か否かを調べ
て、最終的に、注目する画素点が境界画素か否かを判断
することにより、確実に境界抽出を行えるようになる。

【０１５４】ところで、本装置を、他のシステムのセン
サー部として応用する場合、例えば、本装置を、無人搬
送車の障害物回避のセンサとして使用する場合等が考え
られるが、以下、第一実施例を本装置の一例としてこれ
について述べる。

【０１５５】この場合、インターフェイス回路を介して
本装置と、無人搬送車側のＣＰＵが接続されており、該
ＣＰＵには、無人搬送車を駆動するアクチュエータの、
制御回路が接続されており、さらに、本装置が、ＲＡＭ
等の情報記憶手段を有している構成例が、考えられる。

【０１５６】まず、前方の画像情報から、境界画像を作
成し、ラベリング処理を行い、そのラベルに従って矩形
情報処理し、その矩形情報が、ＲＡＭ等の情報記憶手段
に格納される。

【０１５７】無人搬送車に搭載されたＣＰＵは、ＲＡＭ
に蓄えられている矩形情報をロードし、矩形の面積が所
定以上であるか否かの判断を行う。

【０１５８】該矩形の面積が、所定以上の場合、前方に
障害物が存在すると判断し、該障害物の回避を行う。

【０１５９】つまり、矩形の面積が所定以上であると判
断した場合、無人搬送車に搭載されているＣＰＵは、ア
クチュエータ制御回路に、所定の信号を送信し、アクチ
ュエータの駆動により、進行方向を所定角度だけ変更さ
せる等の、所定の障害物の回避動作を行うことになる。

【０１６０】無人搬送車の障害物回避センサへの応用
は、本発明の実施例の一応用例にすぎず、この他、各種
製品の形状検査装置の視覚センサ部への応用等さまざま
な応用例が、考えられる。

【０１６１】以上の様に、本発明を用いて、環境に影響
されず、高精度に作成された境界画像に、さらに、ラベ
リング処理、矩形情報処理等を施すことにより、物標の
存在の有無や、存在する物標の形状、大きさ等を把握で
きるため、他のシステムへの応用範囲の広い画像処理装
置を、構築することもできる。

【０１６２】

【発明の効果】本発明によれば、縦、横、斜め右上が
り、斜め右下がりの４種類の微分画像を作成し、各微分
画像の微分方向における、微分値のピークを示す画素を
抽出し、該画素における微分値の大きさから境界画素を
決定し、境界画像を作成し、最終的に、４方向の境界画
像を統合することにより、環境に影響されない、高精度
な境界抽出処理を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の構成の説明図である。

【図２】平滑オペレータの説明図である。

【図３】微分オペレータの説明図である。

【図４】ピーク画素抽出の説明図である。

【図５】膨張、収縮処理の説明図である。

【図６】ラベリング処理の説明図である。

【図７】矩形情報処理の説明図である。

【図８】本発明の第二実施例の構成の説明図である。

【図９】拡張処理の説明図である。

【図１０】拡張処理の説明図である。

【符号の説明】

１…ＴＶカメラ、２…Ａ／Ｄ変換器、３…平滑処理部、
４…微分処理部、５…境界画像作成部、６…統合回路、
７…ピーク抽出部、８…第一拡張部、９…第２拡張部、
１０…２値画像作成部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物の画像情報を入力し、該画像情
   報に縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４方向に方
   向別微分オペレータを作用させ、４方向の方向別微分画
   像を作成し、 各方向別微分画像に対して、該方向における微分値のピ
   ークを示す画素を調べ、 該画素における微分値が、あ
   る設定されたしきい値より大きな場合に、前記ピーク値
   を示す画素を境界画素として、境界画像を作成し、 作成した４方向の境界画像を、統合することにより、原
   画像情報から境界を抽出する、境界抽出方法。
2. 【請求項２】測定対象物の画像情報を入力する画像情報
   入力手段と、 縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４方向に、方向
   別微分オペレータを作用させ、４方向の方向別微分画像
   を作成する微分処理手段と、 各方向別微分画像に対して、該方向における微分値のピ
   ークを示す画素を調べる手段と、 該画素における微分値が、ある設定されたしきい値より
   大きな場合に、前記ピーク値を示す画素を境界画素とし
   て、境界画像を作成する手段と、 作成した４方向の境界画像を統合する手段とからなる境
   界抽出装置。
3. 【請求項３】測定対象物の画像情報を入力し、該画像情
   報に縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４方向に、
   方向別微分オペレータを作用させ、４方向の方向別微分
   画像を作成し、 第一のしきい値と、第一のしきい値より小さく設定され
   た第二のしきい値を設け、 各方向別微分画像に対して、該方向における微分値のピ
   ークを示す画素を調べ、該画素における微分値が、第一
   のしきい値より大きなものを境界画素とし、第一のしき
   い値以下であるが、第二のしきい値よりは大きなもの
   を、境界候補画素とし、さらに、第二のしきい値以下の
   ものを、非境界画素として、３値化された画像を作成
   し、 該方向別に作成された３値化画像を、ある方向から走査
   し、ある境界候補画素に注目し、該境界候補画素の近傍
   の画素を調べ、該境界候補画素が、境界画素に連結して
   いる場合には、境界候補画素を、境界画素に変換する処
   理を、すべての境界候補画素について行った後、 逆の方向から再度、前記３値化画像を走査し、ある境界
   候補画素に注目し、該境界候補画素の近傍の画素を調
   べ、該境界候補画素が、境界画素に連結している場合に
   は、境界候補画素を、境界画素に変換する処理を、すべ
   ての境界候補画素について行い、境界画素に変換されな
   かった境界候補画素を非境界画素として、全画素を、境
   界画素と非境界画素に２値化された境界画像を作成し、
   各方向において作成された境界画像を統合することによ
   る、境界抽出方法。
4. 【請求項４】測定対象物の画像情報を入力する、画像情
   報入力手段と、 縦、横、斜め右上がり、斜め右下がりの４方向に、方向
   別微分オペレータを作用させ、４方向の方向別微分画像
   を作成する微分処理手段と、 各方向別微分画像に対して、該方向における微分値のピ
   ークを示す画素を調べる手段と、 第一のしきい値と、第一のしきい値より小さく設定され
   た第二のしきい値を用いて、該画素における微分値が、
   第一のしきい値より大きなものを境界画素とし、第一の
   しきい値以下であるが、第二のしきい値よりは大きなも
   のを、境界候補画素とし、さらに、第二のしきい値以下
   のものを、非境界画素として、３値化された画像を作成
   する手段と、 該３値化画像を、ある方向から走査し、ある境界候補画
   素に注目し、該境界候補画素の近傍の画素を調べ、該境
   界候補画素が、境界画素に連結している場合には、境界
   候補画素を、境界画素に変換する処理を行う第一拡張手
   段と、 第一拡張手段で行う処理を第一拡張手段とは、逆の方向
   から行う第二拡張手段と、第二拡張手段で作成された画
   像から境界画像を作成する手段と、作成された各々の境
   界画像を統合する手段とからなる境界抽出装置。