JPH0624022B2 - 画像領域輪郭線分化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像中に含まれる領域の形状を直線方程式に
もとづいて多角形近似することによって、高精度形状認
識が可能とされた画像領域輪郭線分化方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

これまでの多角形近似方法としては、例えば特開昭59-1
54578号公報に記載されているように、各輪郭画素毎に
対応する線分近似データが参照されることによって、輪
郭画素列における直線部分での終点が検出されるように
なっている。この場合線分近似データとしては予め直線
と看做される全ての画素列を網羅すべく作成されてお
り、輪郭画素各々において次の輪郭画素へ向かう方向に
応じて、次の輪郭画素に対応する線分近似データのポイ
ンタが記憶されたものとなっている。ポインタが記憶さ
れていない場合は、直線部の終端として判定されるよう
になっているものである。

より具体的に説明すれば、第５図(a)に示す如くの領域
（斜線表示）の形状はその方式の多角形近似による場
合、第５図(b)に斜線表示として示すように近似されて
いたものである。ここで線分近似データ参照による多角
形近似について説明すれば、線分近似データはある基準
の下で近似的に直線として看做され得る画素列のパター
ンの１つ１つに対応するものとなっている。これらを直
線パターンと称すが、直線パターンは互いに独立ではな
く第６図(a)に示すように、直線パターンｉを左折，直
進，右折の何れか１方向に１画素分延長する場合、その
延長方向に応じて直線パターンｉ_１，ｉ_２，ｉ_３がポイ
ンタとして指定されるようになっている。線分近似デー
タｉには第６図(b)に示すように、延長方向に対応した
位置にｉ_１，ｉ_２，ｉ_３といった具合に番号がポインタ
として記入されているものである。このようにして単位
長さ１の直線パターン１より始まって全ての直線パター
ンのつながりを線分近似データ上に予め記憶させ得るわ
けである。直線として看做し得る画素列パターンに限る
という制約によって、場合によってはある画素位置から
３つの延長方向が全て許容されているわけではなく特定
の方向へ延長された場合にはもはや直線として看做され
得なくなってしまうことがあり得るわけである。例え
ば、既述の６図(a)においては、直線パターンｉより左
折するか、あるいは直進する延長方向は許されており、
したがって、これらの場合にはｉ_１，ｉ_２といったポイ
ンタが指定されるようになっている。しかしながら、右
折することによってもはや直線として看做されない場合
には、ｉ_３の代りにエンド(end)マーク（Ｘ印）が記入
されるものである。

上記事情を更により詳細に説明すれば、第７図(b)に示
すように線分近似データが予め作成されている場合、直
線パターンｉにおいては直進のみが許容され、実際に直
進している場合にはｊをポインタとして次に直線パター
ンｊが参照されるものとなっている。もしも、右折、あ
るいは左折する場合はそのエンドマークにより直線とし
て看做されないわけである。直線パターンｊにおいては
右折のみが許容されるが、実際に右折している場合には
ｋをポインタとして次には直線パターンｋが参照される
ものである。左折、あるいは直進している場合には直線
として看做されないわけである。以下、同様にポインタ
が輪郭点列の方向に従って更新処理されることによっ
て、その線分での終点が検出されるものである。次には
この終点を新たな始点として同様な処理を繰り返すこと
によって、次の線分での終点が検出されるものである。
直線近似データは多角形近似精度に応じて複数種類用意
されており、始点での方向に応じてその中より先ず候補
とされるものが複数選択され、これら各々について順次
上記処理が行なわれるようになっている。ある直線近似
データにおいて終点が検出された場合にはその直線近似
データを除外し、残りのものについて処理を続行するも
のである。このような処理を繰り返す間に特定の１つの
直線近似データのみが残ることになるが、以降はこれに
もとづいて処理を行ない線分の終端画素位置としての終
点を検出するようになっているわけである。第８図
(a)，(b)はある輪郭点列部分での近似態様を示したもの
であるが、×印として示す始点，終点間を近似する線分
は直線近似データによって規定される許容パターン幅内
に存在しているもその直線方向、あるいは傾きよりやや
ずれたものとなることが判る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のようにこれまでの多角形近似においては、輪郭画
素列における画素各々について直線部分での終端である
か否かの判定のみを行ない、検出された終端画素位置を
多角形の頂点として多角形近似されていたことから、輪
郭画素列を精度良好にして近似し得なく高精度形状認識
が不可能となっている。

本発明の目的は、輪郭画素列を精度良好に、したがっ
て、高精度形状認識が可能とされた画像領域輪郭線分化
方法を供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、各線分近似データにその輪郭点で線分が終
了すると仮定した場合に、それまでの輪郭点列も最も精
度大にして近似する直線方程式を記憶せしめておくこと
によって達成される。

〔作 用〕

線分近似データ各々に次の線分近似データへのポイン
タ、またはエンドマークの他に、直線方程式を規定する
パラメータを併せて記憶させておこうというものであ
る。これによりある線分近似データでエンドマークが検
出された際には、直ちにそれまでの輪郭点列を良好に近
似する直線方程式が得られるというものである。ただ、
この場合、直線方程式を規定するパラメータは画像中に
おける絶対的な位置を規定しなく、換言すればその傾き
のみを規定していることから、その輪郭点列での始点、
または終点の座標を加味させることによって、初めて絶
対的な位置を示す直線方程式が得られるものとなってい
る。したがって、画像中におけるある領域を多角形近似
する場合、少なくとも３つの直線方程式が得られること
になるが、その際での近似された多角形の頂点はそれら
直線の交点として求められるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の第１図から第４図により説明する。

先ず本発明を具体的に説明する前に、本発明に係る線分
近似データの作成方法について説明すれば、これは予め
オフライン的に作成されるものとなっている。画像内
に、あるいは他の何等かの有限性の仮定の下に、存在し
得る全ての画素列を計算機等により人為的に発生させ、
発生された画素列が直線として看做し得るか否かの判定
を最小二乗法などによって行なうものである。この場合
直線として看做される画素列についてこれを最もよく近
似する直線、例えば最小二乗法によって求めた中心線は
画素列終端点と１対１に対応することから、終端点が定
まれば直ちにその画素列を最もよく近似し得る直線の方
程式が求められるわけである。

なお、本発明に係る線分近似データの作成には多くの時
間が要されるが、一旦作成された後はそれを恒久的に利
用し得るものであるから、実際の多角形近似処理の所要
時間に影響を与えることはない。

さて、先ず本発明の概要を説明すれば、第１図(a)に示
すように、線分近似データが直線パターンと１対１に対
応することを利用し、各線分近似データ対応に、始点か
ら始まるそれまでの輪郭点列、あるいは画素列を精度良
好にして近似する直線のパラメータａ，ｂ，ｃが併せて
記憶されたものとなっている。ここで、如何に方程式が
定められるかを第１図(b)に示す輪郭点列に例を採って
説明すれば、直線パターンｉにおいては直進のみが許さ
れており、実際に直進していることから次にはポインタ
ｊの直線パターンｊが参照されることになる。直線パタ
ーンｊにおいては右折のみが許されているが、実際に右
折していることから、この後は直線パターンｋが参照さ
れるようになっている。直線パターンｋにおいては左折
のみが許されているが、実際には直進していることか
ら、この時点で終点（×印表示）が検出されるものであ
る。したがって、始点０から終点ｋまでの輪郭点列を近
似する直線の方程式は終点ｋでの座標を(x_k,y_k)として
以下のように求められるものである。

ａ_ｋ(x-x_k)＋ｂ_ｋ(y-y_k)＋ｃ_ｋ＝０ 但し、ｃ_ｋは終点ｋが近似直線上に存在しないことによ
るずれの補正項を含むようになっている。

以上のようにして求めた直線の交点を頂点としては領域
が多角形近似されるが、第２図は第５図(a)に示す領域
を直線方程式によって同程度に多角形近似した場合を示
したものである。第５図(b)に示すものに比し領域の形
状をより保存したものとして多角形近似されていること
が判る。

第３図は本発明に係る輪郭追跡プログラム、直線判定プ
ログラムおよび交点計算プログラムの処理機能を、ま
た、第４図は全体としての処理のフローを示したもので
ある。

先ず各プログラムの処理機能について説明すれば、輪郭
追跡プログラムによって現画素位置に隣接する３つの画
素位置対応のアドレスよりそれら３つの画素データが読
み込まれることによって、輪郭画素が何れの方向に延び
ているか、その進行方向が判定されるようになってい
る。この進行方向とそのときのポインタに応じて直線テ
ンプレートが参照されることによって、その方向対応の
新たなポインタ（但しエンドマークを含む）および直線
パラメータが直線テンプレートより得られるものであ
る。もしも直線判定プログラムによってそのポインタが
エンドマークとして判定された場合には、直線列テーブ
ルにはその直線パラメータと現画素位置の座標が終点座
標として登録されるとともに、この現画素位置を新たな
る始点として輪郭追跡プログラムを起動するようになっ
ている。また、もしも、ポインタがエンドマーク以外で
あれば輪郭追跡プログラムは現画素位置を実際の進行方
向にある画素位置に更新したうえ、引き続き更新に係る
現画素位置に隣接する３つの画素位置データより実際の
進行方向を判定するようになっている。この進行方向と
ポインタによって直線テンプレートからは新たなるポイ
ンタと直線パラメータが得られるようになっているわけ
である。このような処理を繰り返すことによって直線列
テーブルには直線方程式を決定するための直線パラメー
タと終点座標が対として順次登録されるが、交点計算プ
ログラムはこれらデータにもとづき直線方程式を求めた
うえ直線の交点を求め、その座標を頂点列テーブルに順
次登録するようになっているものである。

第４図は以上の処理を示したものでありこれ以上特に説
明を要しないが、直線方程式をパラメータなどの形では
なく交点の座標という形で求める場合には、直線方程式
のパラメータなどを全て求めた後に行なうか、あるいは
直線パラメータなどを登録する度に行なえばよいものと
なっている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による場合は、領域部分での
特徴を保有した状態で画像中における領域を多角形近似
し得ることから、高精度に形状認識を行ない得るという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)，(b)は、本発明による方法の概要を説明する
ための図、第２図は、本発明による多角形近似の例を示
す図、第３図は、本発明に係る各種プログラムの処理機
能を説明するための図、第４図は、本発明に係る画像領
域輪郭線分化処理のフローを示す図、第５図(a)，(b)
は、具体的な領域に対するこれまでの多角形近似例を示
す図、第６図(a)，(b)は、これまでの多角形近似方法の
原理を説明するための図、第７図(a)，(b)は、その近似
方法をより具体的に説明するための図、第８図(a)，(b)
は、その方法の不具合を説明するための図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−154578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−29970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74075（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル画像中における領域の輪郭を多
   角形近似する際、各種方向について予め作成された、直
   線として看做され得る画素列対応に、列を構成する画素
   各々についての、該画素より１画素分延長した際に延長
   方向対応のポインタが予め記憶されている線分近似デー
   タをテーブルとして作成しておき、実際の輪郭画素を追
   跡しつつ新たなる線分近似データを指定するポインタを
   輪郭画素に沿って更新する間に、特殊ポインタとしての
   エンドマークが検出された場合には、該マークを含む線
   分近似データ対応の輪郭画素を直線部分の終点として判
   定するようにして、多角形近似を行なう方法において、
   画素対応の線分近似データに、直線画素列を精度良好に
   して近似する直線の方向を併せて記憶せしめておき、終
   点検出の際、該終点としての輪郭画素対応の線分近似デ
   ータに含まれる直線の方向と、上記終点の座標とにもと
   づき直線画素列を近似する直線を、該直線の絶対的な位
   置を示す直線方程式として該直線画素列対応に求め、近
   似対象としての多角形での頂点各々を、直線方程式各々
   で規定される直線の交点として求めるようにして、近似
   対象を多角形近似することを特徴とする画像領域輪郭線
   分化方法。