JPH053627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ 本発明は、物体の視覚認識システムにかかり、
前記物体についての２次元の濃淡画像からその輪
郭線や稜線等（以下「エツジ」という）を検出し
て、これを線画化するのに使用する線分検出装置
に関する。

＜発明の背景＞ 従来画像の線画化は、濃淡画像の画像データが
格納された画像メモリの各画素を順次走査してゆ
き、画像のエツジ構成点を検出したとき、濃淡画
像上で連続する同じエツジ列のエツジ構成点を
次々に追跡してゆく方法が採用されている。とこ
ろがこの種方式では、複数存在するエツジ列を１
本づつ抽出してゆくため、エツジ追跡処理に著し
く時間がかかり、またこの種処理回路を専用ハー
ドウエアにて構成して、処理の高速化をはかる
等、困難であつた。

＜発明の目的＞ 本発明は、複数存在するエツジ列を並列的に抽
出する新規方式を採用することによつて、線分検
出処理を高速化し得る線分検出装置を提供するこ
とを目的とする。

＜発明の構成および効果＞ 上記目的を達成するため、本発明では、２次元
の濃淡画像を取り込む画像入力手段と、前記画像
入力手段により取り込まれた濃淡画像上に局所的
なマスクを設定してラスター走査するマスク走査
手段と、前記マスク内の濃淡画像を空間微分して
エツジ強度およびエツジ方向の情報を抽出すると
共に、これら情報とエツジ位置の情報とを対にし
て出力するエツジ情報抽出手段と、濃淡画像上で
連続するエツジ列についての情報をエツジ列毎に
格納する複数個のエツジ情報記憶手段と、前記エ
ツジ情報抽出手段からの出力情報と前記エツジ情
報記憶手段に格納された情報とに基づき前記エツ
ジ情報抽出手段からの出力情報を振り分けるべき
エツジ情報記憶手段を決定すると共に、その出力
情報を決定されたエツジ情報記憶手段に格納する
エツジ情報振分手段とで線分検出装置を構成する
ようにした。

本発明によれば、濃淡画像上に局所的なマスク
を設定してラスター走査すれば、複数存在するエ
ツジ列を並列的に抽出でき、エツジ列毎に同じエ
ツジ列のエツジ構成点を次に追跡する従来方式に
比較して、線分の検出処理を短時間で行ない得
る。

また本発明の方式によれば、線分検出処理回路
を専用ハードウエアにて容易に構成でき、線分検
出処理の高速化を一層促進できる等、発明目的を
達成した優れた効果を奏する。

＜実施例の説明＞ 第１図は本発明にかかる線分検出装置の構成例
を示す。図中、ビデオ装置１は物体を２次元の濃
淡画像に画像化し、ビデオ出力は信号変換回路１
０によりデジタル変換され、ビツトシリアルの画
像データを得る。画像データは画素単位で画像メ
モリ２へ格納された後、画像の線画化に際し、画
像メモリ２上の濃淡画像に対し例えば縦３画素×
横３画素の視野範囲を有する局所的なマスクＷを
設定して濃淡画像をラスター走査する。

この走査回路３は、アドレス設定回路３４とマ
スク走査部３とを含む。アドレス設定回路３４
は、クロツク信号CLを計数するｘ軸カウンタＸ
およびｙ軸カウンタＹにより画像メモリ２の各画
素位置を求めると共に、各画素の画像データを３
列のシフトレジスタ３１，３２，３３より成るマ
スク走査部３０へ送り込む。各シフトレジスタ３
１，３２，３３は、画像メモリ２の１行分画素数
に相当するビツト数を有し、画像メモリ２におけ
る３行分の画像データが直列的に各シフトレジス
タ３１，３２，３３にセツトされる。また各シフ
トレジスタ３１，３２，３３からは、３列分の画
像データが並列的に取り出され、従つて各シフト
レジスタ３１，３２，３３をシフト動作させる
と、恰も前記マスクＷをもつて濃淡画像を行方向
へ順次走査するのと同等の作用を果す。

各シフトレジスタ３１，３２，３３が出力する
縦３画素×横３画素分の各画像データは、エツジ
検出器４へ送られ、このエツジ検出器４は、これ
ら画像データから画像のエツジ構成点を検出する
ためのエツジ情報を出力する。エツジ情報はエツ
ジ強度Ａおよびエツジ方向θにかかる各データを
含んでおり、各画素のエツジ情報は前記アドレス
設定回路３４が出力する画素位置データＸ，Ｙと
ともにデータ振分回路５へ送られる。

今xy座標面に画像メモリ２の画素配列を想定
し、第２図に示す如く、マスクＷの視野内におけ
る中心画素Ｐの位置を座標（ｉ，ｊ）とすると、
周囲の画素は座標（ｉ±１，ｊ±１）に位置す
る。このxy座標面上へ更に画素の画像データの
大きさｆを表わすｚ軸を想定すると、座標（ｉ，
ｊ）における画像データの大きさはｆ（ｉ，ｊ）、
また周囲座標（ｉ±１，ｊ±１）における画像デ
ータの大きさは、第３図に示す如く表わされる。

斯くてｘ，ｙ，ｚ座標空間において、各画素の
画像データの大きさをプロツトして曲平面を想定
した場合、画像データの変化度合をエツジ強度Ａ
でもつて定機すると、座標（ｉ，ｊ）点のエツジ
強度Ａはつぎの式、更にその近似式で表わさ
れる。

Ａ＝｜∂f（ｉ，ｊ）／∂i｜＋１∂f（ｉ，ｊ）／∂i
｜…… またエツジ強度Ａのｘ軸方向成分∂f（ｌ，ｊ）／∂i およびｙ軸方向成分∂f（ｉ，ｊ）／∂jは、前後画素位 置の画像データをもつてつぎのように表わし得
る。

∂f（ｉ，ｊ）／∂i＝｛ｆ（ｉ＋１，ｊ−１）＋
ｆ（ｉ＋１，ｊ）＋ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１）｝ −｛ｆ（ｉ−１，ｊ−１）＋ｆ（ｉ−１，ｊ）
＋ｆ（ｉ−１，ｊ＋１）｝…… ∂f（ｉ，ｊ）／∂j＝｛ｆ（ｉ−１，ｊ−１）＋
ｆ（ｉ，ｊ−１）＋ｆ（ｉ＋１，ｊ−１）｝ −｛ｆ（ｉ−１，ｊ＋１）＋ｆ（ｉ，ｊ＋１）
＋ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１）｝…… つぎに各画素における画像データの変化方向を
エツジ方向θでもつて定義すると、座標（ｉ，
ｊ）点のエツジ方向θはつぎの式で表わされ
る。

θ＝tan^-1｛∂f（ｉ，ｊ）／∂f／∂f（ｉ，ｊ）／∂
i｝＋π／２ …… 斯くて前記のエツジ検出器４は、上記〜式
の演算を実行することにより、エツジ強度Ａおよ
びエツジ方向θを算出し、これをデータ振分回路
５へ送出する。

データ振分回路５は、ゲート回路５１と選択回
路５２とから成る。ゲート回路５１はエツジ強度
Ａと基準値A_THとを比較し、Ａ＞A_THのとき、こ
の入力データはエツジ構成点にかかるデータと判
断して、画素位置データＸ，Ｙとエツジ方向θと
を選択回路５２へ送り出す。選択回路５２は入力
データ相互間におけるエツジ方向θの近似性を判
断し、近似関係にある画素位置データＸ，Ｙ毎に
ｎ個のスタツク６ａ，６ｂ…６ｎへデータを振り
分けて格納する。尚図中、ポインタ６１ａ，６１
ｂ，…，６１ｎは各スタツクにおける頂上の格納
データのアドレスを指示するもので、従つて選択
回路５２への入力データは各ポインタ６１ａ〜６
１ｎが指示するアドレスに格納されたデータと対
比される。

第４図乃至第６図は各スタツク６ａ〜６ｎへの
データ振分動作を説明するための図である。第４
図において、マスクＷによる濃淡画像の走査（図
中矢印は走査線を示す）によつてエツジ構成点
P₁，P₂，…，Ps，Ps＋₁が検出されると、エツジ
列l₁にかかるエツジ構成点P₁，P₃，P₅はスタツク
６ａ（第５図１に示す）に、エツジl₂にかかるエ
ツジ構成点P₂，P₄，P₆，…，Ps＋₁はスタツク６
ｂ（第５図２に示す）に、エツジ列l₃にかかるエ
ツジ構成点Psはスタツク６ｃ（第５図３に示す）
に夫々データが格納される。各スタツクの格納デ
ータは、第６図に示す如く、エツジ方向と画素位
置データとから成り、第１図に示すコンピユータ
回路７が画素位置データ（X₁，Y₁）（X₂，Y₂）
…（Xi，Yj）…（Xk，Yk）を続み込み線分抽
出演算を実行して、一連に連続するエツジ列を認
識し且つ抽出するものである。

第７図は前記アドレス設定回路３４の動作手順
を符号８０〜８５で示すもので、ｘ軸カウンタ
Ｘ、ｙ軸カウンタＹには画像メモリの２行、２列
目の画素を特定する初期データ「２」がセツトさ
れる（第７図ステツプ80）。そしてアドレス設定
回路３４にクロツク信号CLが入力される毎に、
ステツプ81の判定が“YES”となり、カウンタ
Ｘの内容に「１」加算される。この計数動作はカ
ウンタＸの内容が１行走査完了に至る最終値
Xmaxに達するまで繰返し実行され、ステツプ83
「Ｘ≧Xmax」の判定が“YES”となつたとき、
つぎのステツプ84へ進み、ｘ軸カウンタＸには初
期値「２」がセツトされ、またｙ軸カウンタＹに
は「１」加算される。このカウンタＹの内容が最
終行走査に至る最終値Ymaxに達するまで同様の
処理が繰り返し実行され、ステツプ85の「Ｙ≧
Ymax」の判定が“YES”となつたとき、画像メ
モリ２の走査を完了する。従つてｘ軸カウンタ
Ｘ、ｙ軸カウンタＹの計数動作に応じてデータ振
分回路５へ各カウンタＸ，Ｙの内容が画素位置デ
ータＸ，Ｙとして送出される。

一方データ振分回路５の選択回路５２には、画
素位置データＸ，Ｙとともにエツジ検出器４より
ゲート回路５１を介してエツジ方向θがデータ入
力されている。選択回路５２は、第８図に示す手
順に従つて動作するもので、まずステツプ９０に
おいてスタツク番号ｉを初期値１にセツトして、
第１番目のスタツク６ａを指定しておく。この初
期状態では各スタツク６ａ〜６ｎに格納データは
存在せず、また各ポインタ６１ａ〜６１ｎは各ス
タツクの初期位置を指示している。今、選択回路
５２に１番目のデータＸ，Ｙ，θが入力される
と、ステツプ90において、つぎの演算が実行され
る。

Di＝｜Xi−Ｘ｜＋｜Yi−Ｙ｜ 上式において、Xi，Yiはｉ番目（ここでは１
番目）のスタツク６ａの頂上に格納された画素位
置データを示す。またDiは格納データ（この場
合格納データはなし）にかかる画素位置と入力デ
ータにかかる画素位置とが接近した位置にあるか
否かを判定するための判定値である。そしてつぎ
のステツプ92においてこの判定値Diと基準値D_TH
とが大小比較され、格納データがない場合にはス
テツプ92の判定が“YES”となる。更につぎの
ステツプ93の「ｉ番目ポインタ初期値か」の判定
も“YES”となるから、ステツプ94へ進み、画
素位置データＸ，Ｙおよびエツジ方向θが１番目
のスタツク６ａにセツトされる。そしてつぎのス
テツプ95の「走査完了か」の判定は“NO”であ
るから、ステツプ90へ戻り、つぎの入力データに
待機する。

つぎに選択回路５２へ２番目のデータＸ，Ｙ，
θが入力されると、ステツプ91で１番目の格納デ
ータと２番目の入力データとの間で前記判定値
Diの算出演算が実行され、ついでステツプ92で
判定値Diと基準値D_THとの大小が比較される。そ
してステツプ92の判定が“NO”、すなわち両方
の画素が接近した位置にあると判断されたとき、
つぎにステツプ96でつぎの演算が実行される。

Ei＝｜θi−θ｜ 上式において、θiはｉ番目（ここでは１番目）
のスタツクに格納されたエツジ方向を示し、また
Eiは格納データにかかる画素のエツジ方向と入力
データにかかる画素のエツジ方向とが類似するか
否かを判定するための判定値である。そしてステ
ツプ97において、この判定値Eiと基準値E_THとが
大小比較され、ステツプ97の「Ei＞E_TH」の判定
が“NO”、すなわちエツジ方向が類似すると判
定されたとき、画素位置データＸ，Ｙおよびエツ
ジ方向θが１番目のスタツク６ａの頂上にセツト
される。

もしステツプ92またはステツプ97の判定が
“YES”となつたとき、つぎのステツプ93の「ｉ
番目（ここでは１番目）ポインタ初期値か」の判
定は“NO”となるから、ステツプ98へ進み、ス
タツク番号ｉに１加算され、つぎのスタツク６ｂ
が指定される。そしてステツプ99の「ｉ＞ｎ（ス
タツク数）」の判定は“NO”となるから、ステ
ツプ91へ戻り、つぎのスタツク６ｂの格納データ
との照合動作に移行する。

以下同様の処理が実行され、入力データにかか
る判定値Di，Eiがステツプ92，97の条件を満た
したとき、そのスタツクへ、また各判定値Di，
Eiがステツプ92，97の条件を満さなかつたとき
は、他の新たなスタツクへ夫々データが格納され
てゆき、これにより全てのデータがいずれかスタ
ツクへ振り分けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の線分検出装置の回路ブロツク
図、第２図および第３図は各画素位置における画
像データの大きさおよび方向を説明するための
図、第４図は画像メモリにおけるエツジ構成点の
検出動作を説明するための図、第５図１，２，３
は各スタツクに振り分けられた第４図に示すエツ
ジ構成点の格納状況を示す図、第６図はスタツク
の格納データを説明するための図、第７図はアド
レス設定回路の動作を示すフローチヤート、第８
図は選択回路の動作を示すフローチヤートであ
る。 １……画像メモリ、３……走査回路、４……エ
ツジ検出器、５……データ振分回路、６ａ〜６ｎ
……スタツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２次元の濃淡画像を取り込む画像入力手段
   と、 前記画像入力手段により取り込まれた濃淡画像
   上に局所的なマスクを設定してラスター走査する
   マスク走査手段と、 前記マスク内の濃淡画像を空間微分してエツジ
   強度およびエツジ方向の情報を抽出ると共に、こ
   れら情報とエツジ位置の情報とを対にして出力す
   るエツジ情報抽出手段と、 濃淡画像上で連続するエツジ列についての情報
   をエツジ列毎に格納する複数個のエツジ情報記憶
   手段と、 前記エツジ情報抽出手段からの出力情報と前記
   エツジ情報記憶手段に格納された情報とに基づき
   前記エツジ情報抽出手段からの出力情報を振り分
   けるべきエツジ情報記憶手段を決定すると共に、
   その出力情報を決定されたエツジ情報記憶手段に
   格納するエツジ情報振分手段とを具備して成る線
   分検出装置。