JPH056431A - 輪郭線特徴点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輪郭線の直線成分やコーナなどの特徴点検出
において、方向による制約を受けず、かつ演算時間を短
縮でき、また簡単なハードウェアで実現可能にする。 【構成】 輪郭線データから各追跡点の方向コードを求
め、次に方向差分値演算手段１にてその方向差分値を求
め、追跡開始点の方向コード又は前の追跡点における順
列方向コードにその追跡点の方向差分値を加算器４にて
加算して順列方向コードを求め、この順列方向コードを
任意段数の遅延レジスタ５ａを介して演算テーブル５に
入力することにより、方向によらず直線成分検出やコー
ナ検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットビジョンのよう
にテレビカメラなどで撮像された画像を処理して物体の
位置、姿勢、形状などを求めるときに、物体のエッジを
線画化した画像の輪郭線追跡データから直線成分やコー
ナを求めて物体検出する輪郭線特徴点検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、輪郭線特徴点検出方法は、物体検
出の有効な方法としてロボットビジョンやマシンビジョ
ンに広く利用されている。

【０００３】以下、図３、図４を参照しながら上述した
従来の輪郭線特徴点検出方法の一例について説明する。

【０００４】図３は、２値化画像やエッジ検出から得ら
れた線画などの輪郭線Ｌを示している。この輪郭線Ｌを
構成する各画素には説明に便利なため追跡番号を記入し
てある。図４は説明で用いる方向コード番号を示すもの
である。即ち、注目画素における次の追跡画素の方向を
示しており、水平左方向を０として時計回りで４５°置
きに０から７までの番号で方向を表している。表１は図
３に示された輪郭線を処理して直線部分を抽出する過程
を示す表である。

【０００５】

【表１】

【０００６】

【表２】

【０００７】表１には、追跡番号と、方向コードと、平
滑化コードと、平均値と、平均値差と、直線ラベル番号
の欄が設けられている。平滑化コードは、注目追跡番号
の前後いくつかと注目点における方向コードを加算して
得られ、ここでは前後２つづつ５つの追跡点による平滑
化（タップ数５の平滑化と称する）を行っている。平均
値は、注目追跡点より前の追跡点でかつ同じ直線である
と判定された各追跡点の平滑化コードと注目追跡点の平
滑化コードの総和を求めて追跡点数で除したものであ
る。平均値差は注目追跡点より前の追跡点における平均
値と注目追跡点における平滑化コードの差の絶対値を求
めたものである。直線ラベル番号は、直線成分を検出す
るために、直線判定の結果同一と見なされた追跡点をグ
ループ化するものである。

【０００８】次に、図３における直線成分ａを検出する
方法を表１を用いて説明する。追跡番号１、２は平滑化
するためのデータの一部がこの時点では未知であるの
で、輪郭線がループしているときは後で計算し、ループ
していないときは無視するものとする。そこで、先ず始
めに追跡番号３に直線ラベル番号を与える。次に、追
跡番号４における平滑化コードと追跡番号３までの平滑
化コードの平均値との差を求めてその差が小さいとき追
跡番号３と同じ直線ラベル番号を与える。以下同様に
して、注目点より前の同一直線ラベル番号における平滑
化コードの平均値と注目点の平滑化コードとに大きな差
がないことを条件に注目点を同一直線として同一直線ラ
ベル番号を付与してゆく。具体的にここでは平均値と平
滑化コードの差が１以下のとき同一直線と判定してい
る。

【０００９】追跡番号１２においては、平均値差が２．
３３であり、１を越えているので別の直線ラベル番号
を付与し、平均値を新たに計算し始める。

【００１０】以上の結果、同一の直線ラベル番号の数が
一定数以上になったとき直線成分と認めるようにする
と、直線成分ａを検出できることになる。同様にして直
線成分ｂも、直線ラベル番号として検出される。

【００１１】以上の方法は、例えば、特公平２−８３４
７号公報において、画像の形態別分離法として開示され
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法では、図３における直線成分ｃを検出しよう
とすると、表１の追跡番号２７から３７に表されている
ように、方向コードが０と７の間を変位するときには、
平滑化コードに段差ができて正しい平滑化コードが求め
られないため、直線成分が検出できないという問題点を
有していた。

【００１３】また、平滑化コードをソフトウェアで計算
するとき、この問題を避けるために方向コードデータに
０と７の間の変位があるとき、０以上、３以下の方向コ
ードに方向コード分割数８を加えてから総和を求め、分
割数と平滑化タップ数を乗算した値（タップ数５のとき
４０）で除した余りを平滑化コードとする方法もある
が、計算時間が増大することと、ハードウェアで実現す
るときに回路規模が大きくなるという欠点を有してい
た。

【００１４】さらに、この方法では比較的大きなタップ
数で平滑化などのフィルタリングをするとき、方向コー
ドが１周以上回ってしまうデータでは正しい結果が得ら
れないという大きな欠点をも有していた。

【００１５】本発明は上記従来の問題点に鑑み、方向コ
ードをフィルタリングして直線やコーナなどの特徴を検
出する際に単純なディジタルフィルタ処理（一般に積和
演算）を行えるように方向コードを変換し、計算時間の
短縮とハードウェア化を容易にし、さらにディジタルフ
ィルタ演算部分を演算テーブル化した輪郭線特徴点検出
装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、輪郭線追跡点の方向コードと隣接する次
の輪郭線追跡点の方向コードとの差分である方向差分値
を求める手段と、追跡開始点の方向コードに方向差分値
を加算した順列方向コードを求め、以降の輪郭線追跡点
について算出した方向差分値を前の輪郭線追跡点での順
列方向コードに加算して順列方向コードを求める手段
と、順次得られた順列方向コードを任意段数遅延する遅
延レジスタと、遅延レジスタの各段よりのデータをアド
レスデータとして入力し、演算結果を出力データとして
出力する演算テーブルとを備えていることを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】本発明によれば、輪郭線データから各追跡点の
方向コードを求め、次にその方向差分値を求め、追跡開
始点の方向コード又は前追跡点における順列方向コード
にその追跡点の方向差分値を加算して順列方向コードを
求めているので、例えば方向コード７から始まり次に方
向コードが０となるような場合にも方向コード７に方向
差分値１を加えて順列方向コードが８となり、方向によ
らないコード化ができ、この順列方向コードを任意段数
の遅延レジスタを介して演算テーブルのアドレスデータ
として入力することにより、方向によらず直線成分検出
やコーナ検出ができ、また計算時間を短縮することが可
能となる。また、簡単なハードウェアにより実現可能と
なるため、ロボットビジョンやマシンビジョンなどにお
ける物体検出の高速化や低コスト化を実現できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例の輪郭線特徴点検出
装置について図面を参照しながら説明する。

【００１９】表３は図３に示した輪郭追跡データから直
線成分を検出する過程を示したものである。

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

【００２２】表３には、追跡番号と、方向コードと、方
向差分値と、順列方向コードと、平滑化コードと、平均
値と、平均値差と、直線ラベル番号の欄が設けられてい
る。

【００２３】追跡番号と方向コードは表１と同じであ
り、平滑化コード、平均値、平均値差及び直線ラベル番
号は対象が方向コードから順列方向コードに変わっただ
けで表１と同様に演算される。方向差分値は、注目する
追跡点の方向コードとこれに隣接する次の追跡点の方向
コードとのｍｏｄｕｌｏ８の差分から得られるものであ
り、方向コードの減算値に対して表５に示す関係にあ
る。

【００２４】

【表５】

【００２５】その意味するところは、図２に（ａ）〜
（ｆ）として示すように、屈折方向による正又は負の値
と屈折角度による１〜３の大きさを持つものである。ま
た、順列方向コードは、追跡開始点の方向コードを始点
として、次の追跡点の順列方向コードはその追跡点の方
向差分値を加算して得られる値であり、注目点の順列方
向コードは前点の順列方向コードに方向差分値を加算し
て得られる。

【００２６】表３に示した、順列方向コードを平滑化し
て直線成分を検出する方法では、表１に示した従来方法
ではできなかった図３における直線成分ｃが直線ラベル
番号として検出されることが分かる。

【００２７】以上のように、順列方向コードを入力デー
タとして平滑化、微分などを行うことにより、いかなる
方向でも直線成分やコーナの検出が可能となり、計算時
間を短縮できる。

【００２８】次に、上記方法をハードフェアにより実現
した輪郭線特徴点検出装置の構成例について図１を参照
しながら説明する。

【００２９】図１において、１は上記方向差分値演算手
段である。２は、追跡開始点における方向コードを始め
のデータとして出力するためのマルチプレクサ、３はマ
ルチプレクサ２からの出力を１クロック遅延する遅延レ
ジスタ、４は遅延レジスタ３からの出力とクロックによ
り逐次出力される方向差分値とを加算する加算器であ
る。加算器４から出力される順列方向コードはマルチプ
レクサ２の２つ目の入力端に入力される。５は順列方向
コードが直接及び４段の遅延レジスタ５ａを介してアド
レスデータとして入力され、平滑化や微分などの演算す
る演算テーブル（ＲＯＭテーブル）であり、６は演算テ
ーブル５から出力された演算結果を記憶するフィルタリ
ングデータメモリ、７は逐次出力される演算結果を順番
に格納させるためのメモリアドレスを発生するカウン
タ、８はフィルタリングデータメモリ６にアクセスして
直線判定、コーナ判定などを行う高速ディジタル信号プ
ロセッサ（以下、ＤＳＰと記す。）である。

【００３０】次に、動作を説明する。まず始めに、追跡
開始点の方向コードがマルチプレクサ２に入力され、遅
延レジスタ３で１クロック遅れて加算器４に入力され
る。このとき同時に方向差分値演算手段１にて方向差分
値が計算され、加算器４のもう一方の入力端に入力され
る。加算されたデータは順列方向コードとして出力され
る。順列方向コードは再び加算器４の入力データとして
次の方向差分値と加算されるためにマルチプレクサ２を
通してフィードバックされる。順列方向コードは逐次ク
ロックに同期して直接と４つの遅延レジスタ５ａを介し
て演算テーブル５におけるアドレスデータとして入力さ
れ、平滑化コード等の演算結果が出力される。フィルタ
リングデータメモリ６に格納するときは、方向コードな
ど他のデータと同一アドレスとして格納できるように、
プリセット可能なカウンタ７で演算テーブル５によるデ
ィレイを補正して入力させる。フィルタリングデータメ
モリ６の内容はＤＳＰ８によって処理され、平均値、平
均値差、直線ラベル番号の付与、直線成分検出などが行
われる。

【００３１】以上のように、本実施例によると、順列方
向コードの計算と順列方向コードの平滑化コードの演算
等の演算を簡単なハードウェアで実現できる。

【００３２】なお、上記実施例において、平滑化コード
は直線成分を求めるための例として示したが、コーナを
求めるときは微分コードにしてもよく、その場合は微分
コードが一定値以上のときコーナ点と判定する処理を行
う。

【００３３】また、直線成分検出などをＤＳＰ８で行う
としたが、この部分も簡単なハードウェアにより実現で
きることは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、以上のように輪郭線デ
ータから順列方向コードを求めて任意段数の遅延レジス
タを介して演算テーブルにアドレスデータとして入力す
ることにより、方向によらず直線成分検出やコーナ検出
ができ、また計算時間を短縮することが可能となる。ま
た、簡単なハードウェアにより実現可能となるため、ロ
ボットビジョンやマシンビジョンなどにおける物体検出
の高速化や低コスト化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の輪郭線特徴点検出装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】方向差分値の決定法の説明図である。

【図３】輪郭線データを示す図である。

【図４】方向コードの定義の説明図である。

【符号の説明】

Ｌ 輪郭線 １ 方向差分値演算手段 ３ 遅延レジスタ ４ 加算器 ５ａ 遅延レジスタ ５ 演算テーブル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 輪郭線追跡点の方向コードと隣接する次
   の輪郭線追跡点の方向コードとの差分である方向差分値
   を求める手段と、追跡開始点の方向コードに方向差分値
   を加算した順列方向コードを求め、以降の輪郭線追跡点
   について算出した方向差分値を前の輪郭線追跡点での順
   列方向コードに加算して順列方向コードを求める手段
   と、順次得られた順列方向コードを任意段数遅延する遅
   延レジスタと、遅延レジスタの各段よりのデータをアド
   レスデータとして入力し、演算結果を出力データとして
   出力する演算テーブルとを備えていることを特徴とする
   輪郭線特徴点検出装置。