JPH0527905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 線図形画像を折線近似し、記録する機能を備え
た図形処理装置において、(1)線分の連結状態や長
さの条件による破線候補選出手段と、(2)最適な結
合相手を決定する為の領域探索手段と、(3)画像ノ
イズ（線の歪み、切れ等）を考慮した破線条件の
内、角度の許容範囲を該破線候補の長さの関数と
して動的に設定する手段と、(4)破線の直線性等の
検証手段とを設け、上記折線近似された線図形か
ら破線を抽出するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、図面等の自動入力装置における画像
データ処理方式に係り、特に折線近似された画像
データの内から破線形状を抽出する為に、破線の
候補選択、破線と認識する為の条件の動的設定、
破線の検証の３段階処理によつて、高速、且つ正
確に破線の抽出を行うことのできる破線抽出方法
に関する。

最近の計算機システムの高度化に伴い、地図、
設計図面を、例えば、光電読み取り装置で読み取
り、画像処理を行うシステムが多くなつてきた。

この場合、線図形を２値化したデータの侭、画
像処理を行うことは、データ量が増加すること、
及び一般に、該２値化画像はランダムな幅を持つ
た画像データであることから、該２値化画像デー
タを圧縮する方法が必要となり、そのデータ圧縮
の手法の１つとして、該２値化データの中心線の
画素列（点列）を求める細線化を行つた後、該線
画像を折線で近似する手法が知られている。

この線図形に対する折線近似を行う際、処理時
間を短くして、且つ正確な中心線を抽出できる効
果的な折線近似法が要求されることは勿論、該折
線近似されさ画像データから破線形状の抽出に対
しても、同じように高速、且つ正確に抽出できる
破線抽出方法が待たれていた。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕

第６図は、従来の破線抽出方法を説明する図で
ある。

従来の破線抽出処理方式の多くは「逐次探索方
式」である。これは、破線らしい図形を１つ発見
すると、その図形の延長上に次の破線があること
を仮定し、その存在領域を探索していく方法であ
る。本図によつて、上記従来の破線要素の追跡方
法を説明する。

先ず、破線追跡を開始するに当たつて、破線要
素は分類されているものとする。

この予め分類されている要素の中から１つ取り
出し、その両端点近傍に隣接して存在する他の要
素を探索しつつ、次々と要素を連結することによ
り行われる。

該隣接要素の探索はａ図に示すように、要素の
端点に接する正方形範囲を設定し、その範囲内に
含まれる他の要素から最も連続性の良い要素を選
び出す形で行われる。

この正方形の範囲の大きさは、該破線の追跡が
進む過程で可変とするようにしても良い。

該探索領域の中で得られた次の要素との連続性
を判断するパラメータとして、例えば、ｂ図に示
すような、距離、幅、角度、交わりを用いてい
る。距離は、要素と要素との間隔であり、従来方
式の中心的なパラメータである。幅は、要素の垂
直方向の距離であり、角度や交わりと共に滑らか
さを示すパラメータである。

従来方式においては、該距離、幅、角度をパラ
メータとして採用し、連続条件を次のように規定
していた。｛第６図ｃ参照｝ 今、要素列がｉ番目迄追跡されているとする。

条件 ｉ番目に設定された検索範囲内に存在す
ること。

条件 ｉ番目の要素からの距離l₁が、条件を
満たす中で最小であること。

条件 ｉ＋１番目の要素の両端点から、ｉ番目
の要素を通る直線に下ろした垂直の長さd₁とd₂
との平均値が最小であること。

条件 ｉ番目の要素とのなす角度θが最小であ
ること。

条件 〜の条件を満たす要素から逆に見
て、ｉ番目の要素も、同じ〜の条件を満た
すこと。

このように従来方式においては、破線要素の連
続性を決定するのに、ｉ番目の要素とのなす角度
θ等を固定的な閾値によつて判断していた。

従つて、手書きの破線のように、該破線が相互
に歪んでいたり、該破線が複雑に交差していたり
する場合には適切な抽出処理ができないし、一
旦、探索方向を誤ると後戻りができないことが多
く、破線の抽出ができないか、抽出できたとして
も精度、処理時間共に不満足な性能しか得られな
いことが多いと云う問題があつた。

本発明は上記従来の欠点に鑑み、線分の連結状
態や長さの条件による破線候補の選出による処理
時間の短縮、破線条件の動的変更等によつて、高
速且つ正確な破線抽出を行う方法を提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の一実施例をブロツク図で示し
た図である。

本発明においては、折線近似された図形から破
線を抽出するのに、 破線候補選択処理部５と、 領域検索処理部６と、 破線条件判定処理部７と、 破線検証処理部８とを設け、 上記破線候補選択処理部５では、折線近似され
た線図形画像から折線近似処理を経て作成された
折線テーブル１から、破線候補図形を、線分の連
結状態や長さの条件に基づいて選択し、破線候補
テーブルメモリ２に記録し、 上記領域検索処理部６では、該選択した破線候
補のオープン端点に結合すべき他の破線候補のオ
ープン端点を検索し、 該破線条件判定処理部７では、該破線候補相互
に対する破線条件の内、角度の許容範囲を、該破
線候補の長さの関数として動的に設定して検定
し、 該破線検証処理部８では、少なくとも、結合し
た破線の両端を結ぶ線分と、各候補の破線との距
離の最大値ｈが、特定の閾値より小さいことを検
証することで、折線近似された線図形から破線を
抽出するように構成する。

〔作用〕

即ち、本発明によれば、線図形画像を折線近似
し、記録する機能を備えた図形処理装置におい
て、(1)線分の連結状態や長さの条件によつて対象
データを絞る破線候補選出手段と、(2)最適な結合
相手を決定する為の領域探索手段と、(3)画像ノイ
ズ（線の歪み、切れ等）を考慮した破線条件の
内、角度の許容範囲を該破線候補の長さの関数と
して動的に設定する手段により、最適な候補を結
合していくようにし、(4)更に、破線の直線性等の
検証手段とを設けて、上記破線候補選択手段で
は、折線近似された線図形画像から折線近似処理
を経て作成された折線テーブル（VEC）１から、
破線候補図形を、線分の連結状態や長さの条件に
基づいて選択し、破線候補テーブル（SB）メモ
リに記録し、上記領域検索手段では、該選択した
破線候補のオープン端点に結合すべき他の破線候
補のオープン端点を検索し、該破線条件を動的に
設定して判定する手段では、該破線候補相互に対
する破線条件の内、角度の許容範囲を、該破線候
補の長さの関数として動的に設定して検定し、該
破線検証手段では、少なくとも、結合した破線の
両端を結ぶ線分と、各候補の破線との距離の最大
値ｈが、特定の閾値より小さいことを検証するこ
とで、折線近似された線図形から破線の抽出する
ようにしたものであるので、処理時間の短縮化
と、抽出の正確化が図れる効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によつて詳述する。
第２図は本発明による折線テーブル（VEC）の
データ構造を示した図で、イは該テーブルの基本
構造を示し、ロはテーブルの具体例を示してい
る。第３図は破線候補テーブル（SB）のデータ
構造を示した図であり、第４図は領域検索方法を
示した図であり、第５図は２つの破線候補を破線
として結合する方法を示した図で、ａは破線の繋
がりの例を示し、ｂは結合の許容範囲を示した図
である。尚、全図を通して同じ符号は同じ対象物
を示している。

以下、第１図を参照しなら、各図面によつて、
本発明による破線抽出方法を説明する。

〔1〕 処理の前提条件： (1) 図形は、予め、折線近似処理によつて、全
て折線データの形式に変換され、第１図の折
線テーブル（VEC）メモリ（M1）１に、格
納されているものとする。

(2) その折線のデータ構造は、第２図の形式に
なつているものとする。

即ち、第２図イにおいて、ａは１つの折線
を示し、ｂは該折線データが格納された時の
データ構造を示している。先ず、 ●From側端点：有向線分のFrom側の座標
Xf，Yfと、端点情報Nfとからなり、Nfは
（分岐した折線の数−１）を示している。

即ち、Nf＝０：オープン端点、Nf＝
１：折れ曲がり、Nf≧２：分岐端点を、
それぞれ示している。

●To側端点：有効線分のTo側の情報を示
し、Xt，Yt，NtはFrom側と同義である。

●線幅：Ｗは有効線分の線幅を示す。この値
は有効線分に対応した元の線図形画像の線
幅を絶対尺度（mmなど）、或いは、相対尺
度（画素数など）によつて測つたものであ
る。このＷを参照することにより、太線や
細線などの線種を区別して扱うことができ
る。Ｗの値は折線近似処理に依存するの
で、ここではその抽出方法には触れない。

●ネツト番号Ｎ：図形の連結成分の番号で、
Ｎが同じであると連結していることを意味
する。

●アーク番号Ａ：オープン端点、若しくは分
岐点から次に連結しているオープン端点、
若しくは分岐点迄の集合番号である。

●サブアーク番号Ｓ：１つのアーク（弧線）
を直線近似して分割した時の番号である。

第２図形ロにおいて、ａは２つのネツト
N₁，N₂の例を示し、ｂは、それぞれのネツ
トN₁，N₂に関するイで示した折線テーブル
（VEC）メモリ１での具体的な格納例を示し
たものである。（但し、座標系は省略してい
る） この例では、ネツトN₁＝１、ネツトN₂＝
２としておく（これらの数値は、折線近似処
理内部で自動的に付けられるもので、ここで
は、その方法には触れない。以下の数値につ
いても同様である） このときネツト値１を持つ折線はすべて、
ある一つの図形として連結している。ネツト
値２を持つ折線も同様である。すなわち、ネ
ツトN₁を構成している折線V₁〜V₅は、ネツ
トN₂を構成している折線V₆〜V₈とは連結し
ていなことを示している。

又、アーク番号A₁＝１、A₂＝２、A₃＝
３、A₄＝４とする。上記と同じように、ア
ーク値１を持つ折線V₁〜V₃は、すべて屈曲
によつて繋がつていること、及びアーク値２
を持つ折線V₄とは分岐を介して繋がつてい
ることを示す。アーク値３、４についても同
様である。

サブアークは折線をさらに粗く近似した図
形を意味し、一つのアークを構成する折線の
中で、似た方向を持つ折線をグループ化した
ものである。ここでの例は、該サブアーク値
１を持つ折線はV₁のみであり、サブアーク
値２を持つものはV₂とV₃であることから、
V₂とV₃は似た方向を持ち、V₁の方向とは異
なることを示している。以下同様である。

この折線テーブル（VEC）メモリ１の内
容をみることにより、上記ａに示した２つの
折線のネツトの状態を認識することがてき
る。

〔2〕 破線候補選択処理：｛第１図の候補選択処理
部（P₁）５での処理｝ 前述の折線テーブルが格納されている折線テ
ーブル（VEC）１から破線の候補を選択し、
別の破線候補テーブル（以下、SBと云う）メ
モリ２にコピーする。

このSBテーブル２は、第３図に示すような
データ構造を持つ。

即ち、SBテーブル２は、１つの破線候補を
示すのに、From側オープン端点座標Xf，Yf
と、折線番号Vfと、To側情報Xt，Ytとその折
線番号Vtとからなる。

このSBテーブル２に破線候補を格納する条
件は以下の通りである。

条件 １つのネツトが、後述の長さ条件L₁
の範囲に納まること。

条件 ネツトが一つのアークからなり、且つ
一つのサブアークからなつていること。すな
わち、第３図に示すように、連結図形（１ネ
ツト）内に分岐点がなく、（即ち、１アーク
を形成している）、且つ、それらの折線方向
がほぼ同じである（即ち、１サブアークを形
成している）ことを意味している。

条件 アークの両端はオープンであること。

以上の破線候補選択条件、即ち、線分の連結
状態や長さの条件によつて、小さな線分パター
ンが選別される。

〔3〕 領域探索処理：｛第１図の領域探索処理部
（P₀）６での処理｝ ある破線候補のオープン端点に結合すべき、
他の候補のオープン端点を探索する。

第４図の領域探索処理を説明する図におい
て、ある破線候補をV₀とし、そのオープン端
点をP₀とする。このP₀端点に結合すべき破線
候補を検定するために、探索領域Ａを設定し、
この探索領域Ｗ内にオープン端点をもつ破線候
補V₁，V₂，V₃及び、それぞれのオープン端点
P₁，P₂，P₃を求める。

上記の領域Ａは、オープン端点P₀を中心と
する縦横2d_x、2d_yの大きさの長方領域とする。
又該領域の大きさ、d_x、d_yは抽出すべき破線の
条件によつて可変とする。

〔4〕 条件判定処理：｛第１図の条件判定処理部
（P₂）７での処理｝ 本発明において、２つの破線候補を、破線と
して結合する為の条件は以下の通りである。

先ず、第５図ａにおいて、 V₁，V₂：破線候補、 V_K：V₁とV₂を結合した場合の仮想ベクトル、 この時の結合条件： V₁，V₂，V_Kの長さ｜V₁｜，｜V₂｜，｜V_K｜
が閾値以下であること。

即ち、｜V₁｜≦L₁、｜V₂｜≦L₂、｜V_K｜≦L₀、
一般に、２つのベクトルV₁，V₂の内積（V₁，
V₂）は 内積（V₁，V₂）＝｜V₁｜｜V₂｜cosθ で表される。従つて、V₁とV₂間のcosθをcos
（V₁，V₂）で表すと、 cos（V₁，V₂）＝内積（V₁，V₂）／｜V₁｜｜V₂｜ 上記２つのベクトルV₁，V₂が破線を構成し
ている場合には、上記 cos（V₁，V₂）≧cosθ₁ 同様にして、 cos（V₁，V_K）≧cosθ₀ cos（V₂，V_K）≧cosθ₀ ここで、θ₁，θ₀は閾値を示している。

上記の閾値が、従来方式のように固定の場合
には、破線候補の長さや、角度に敏感になり過
ぎるので、角度θ₁，θ₀を｜V₁｜，｜V₂｜，｜V_K
｜の長さによつて変えることとする。

つまり、該｜V₁｜，｜V₂｜，｜V_K｜の長さが
長いときには、角度は安定しているとみなして
閾値を厳しく設定し、該長さが短いときは角度
が不安定となるので該閾値を緩めるように設定
する。

本実施例においては、該角度を長さの一時関
数で表現する。即ち、 θ＝ａ｜Ｖ｜＋ｂ と仮定する。ここでａ、ｂは定数である。

そして、本発明においては、該２つのベクト
ルV₁，V₂を破線と判定する為の境界条件とし
て、 ｜Ｖ｜＝Lminのとき、θ＝θmax ｜Ｖ｜＝Lmaxのとき、θ＝θmin とすると、｛第５図ｂ参照｝ θmax＝aLmin＋ｂ θmin＝aLmax＋ｂ が得られる。両式からａ、ｂを求めると、 ａ＝−θmax−θmin／Lmax−Lmin ｂ＝θmax＋Lmaxθmax−θmin／Lmax−Lmin ここで、上記θに対する閾値として、 θ₀＝a₀｜V_K｜＋b₀ θ₁＝a₁｛max（｜V₁｜、｜V₂｜｝＋b₁ 但し、a₀、b₀は仮想ベクトルV_Kに関する、
Lmax、Lmin、θmax、θminを設定した場合の
値、 a₁、b₁はベクトルV₁，V₂に関する、Lmax、
Lmin、θmax、θminを設定した場合の値、で
ある。

即ち、本発明においては、それぞれの関連す
るベクトルV₁，V₂，V_Kの長さによつて、動的
に閾値を変更して設定するようにした所に特徴
がある。

〔4〕 破線検証処理｛第１図の検証処理部（P₃）
８での処理｝ 〔２〕、〔３〕、〔４〕の処理を反復して、前述
のSBテーブル２の中で、破線候補を結合して
いく。この時、該破線候補の長さや、角度等
は、上記SBテーブルの情報のみで計算できる。

従つて、一本の破線を抽出した後、その破線
が正しいかどうかを検証するのに必要な項目
は、以下の３項目になる。

(1) 破線の直線性の検証： 該、結合した破線の両端点を結ぶ線分と、
各破線候補の端点との距離の最大値ｈ≦閾値
であること。

(2) 破線の両端点の性質： 該、結合した破線の両端点がオープンの侭
でも良いか、それとも他の図形に接続してい
なければならないかと云うチエツクで、図面
の構成条件等によつて異なる。

(3) 破線の交差： 該、結合した破線が、他の線と交差しても
よいかと云うチエツクで、図面の構成条件等
によつて異なる。

以上の３項目については、対象とする図形に
よつて検証条件を与えるものとする。そして、
上記の検証に合わない破線は破棄される。

このようにして抽出された破線が破線テーブル
メモリ３に格納される。尚、条件設定メモリ４に
は、上記〔１〕〜〔４〕の処理での判定等に用い
る閾値や、条件等がコード情報として格納されて
おり、各処理部（P₀〜P₃）が処理を開始すると
きに必要な条件をロードする。

このように、本発明においては、折線近似され
た折線データから、分岐点、オープン端点、折れ
曲がれ点情報といつた線分の連結状態や長さの条
件によつて破線候補を選択して破線候補テーブル
を作成し、該テーブルから取り出した１組の破線
候補群について、順次、基準となる折線につなが
る新たな折線を選択する際、ある組の折線ベルト
ルV₁，V₂について、該ベクトルV₁，V₂を接続す
る仮想ベクトルV_Kを想定し、それぞれのベクト
ルの間の角度θを、各ベクトルの長さの関数で表
現して、その閾値を動的に設定して、次の破線対
象を決定するようにした所に特徴がある。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明の破線抽
出方法は、線図形画像を折線近似し、記録する機
能を備えた図形処理装置において、(1)線分の連結
状態や長さの条件によつて対象データを絞る破線
候補選出手段と、(2)最適な結合相手を決定する為
の領域探索手段と、(3)画像ノイズ（線の歪み、切
れ等）を考慮した破線条件の内、角度の許容範囲
を該破線候補の長さの関数として動的に設定する
手段により、最適な候補を結合していくように
し、(4)更に、破線の直線性等の検証手段とを設け
て、上記折線近似された線図形から破線を抽出す
るようにしたものであるので、処理時間の短縮化
と、抽出の正確化が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例をブロツク図で示し
た図、第２図は本発明による折線テーブル
（VEC）のデータ構造を示した図、第３図は破線
候補テーブル（SB）のデータ構造を示した図、
第４図は領域探索方法を示した図、第５図は２つ
の破線候補を破線として結合する方法を示した
図、第６図は従来の破線抽出方法を説明する図、
である。 図面において、１は折線テーブル（VEC）メ
モリ、２は破線候補テーブル（SB）メモリ、３
は破線テーブルメモリ、５は候補選択処理部
（P₁）、６は領域探索処理部（P₀）、７は条件判定
処理部（P₂）、８は検証処理部（P₃）、Ｎはネツ
ト番号、Ａはアーク番号、Ｓはサブアーク番号、
Xf，YfはFrom側端点座標、Xt，YfはTo側端点
座標、V₀，V₁，V₂，……は破線候補、V_Kは仮想
ベクトル、P₀，P₁，P₂，……はオープン端点、
θは破線候補間のなす角度、をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 破線候補選択処理部５と、 領域検索処理部６と、 破線条件判定処理部７と、 破線検証処理部８とを設け、 上記破線候補選択処理部５では、折線近似され
   た線図形画像から折線近似処理を経て作成された
   折線テーブル１から、破線候補図形を、線分の連
   結状態や長さの条件に基づいて選択し、破線候補
   テーブルメモリ２に記録し、 上記領域検索処理部６では、該選択した破線候
   補のオープン端点に結合すべき他の破線候補のオ
   ープン端点を検索し、 該破線条件判定処理部７では、該破線候補相互
   に対する破線条件の内、角度の許容範囲を、該破
   線候補の長さの関数として動的に設定して検定
   し、 該破線検証処理部８では、少なくとも、結合し
   た破線の両端を結ぶ線分と、各候補の破線との距
   離の最大値ｈが、特定の閾値より小さいことを検
   証することで、折線近似された線図形から破線を
   抽出するようにしたことを特徴とする破線抽出方
   法。