JPH0644294B2

JPH0644294B2 - ベクトル化方法

Info

Publication number: JPH0644294B2
Application number: JP17287587A
Authority: JP
Inventors: 智鈴木; 豊通山田; 雅彦志沢
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPS6417171A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の属する技術分野）本発明は、地図や図面などの線画情報から線分を自動抽
出して各線分を始点の座標と終点との座標で表すベクト
ル情報に変換する方法に関するものである。

（従来の技術）従来、地図や図面を画像として計算機に入力して、線分
のベクトル情報に変換する方式として、入力されたディ
ジタル画像を細線化して中心線の画像に変換し、その画
像上の特徴点を抽出して、特徴点間の画素列を直線に近
似して線分のベクトル情報に変換する方式がいくつか考
案されている（例えば、昭和59年度電子通信学会総合全
国大会1252など）。しかし、分岐点として原画像の形状
に忠実なものを定義することが困難であるため、ベクト
ル情報のデータ量が増加するという問題がある。

（発明の目的）本発明は、計算機に入力されたディジタル画像を細線化
して得られる中心線画像を原画像の形状に忠実でかつデ
ータ量が少ない線分のベクトル情報に変換する手段を提
供することを目的とする。

このような目的を達成するために、以下の手順を行う。

（手順１）二値線図形データを細線化して得られる中心
線画像を、中心線上にある画素を節点、隣接している節
点の間を辺とするグラフに変換して記憶する。

（手順２）手順１により得られたグラフから、所定の第
１の変換規則により斜めの辺を除去することと、この除
去により得られたグラフから、さらに所定の第２の変換
規則により水平及び垂直の辺を除去することとの２段階
の除去処理をグラフが変化しなくなるまで反復する。

（手順３）手順２により得られたグラフの中で、所定の
第３の変換規則から第７の変換規則によりグラフの整形
を行う。本整形の目的は、斜辺の交差点を節点上に移動
することにある。

（手順４）手順３により得られたグラフより特徴点を抽
出して、２つの特徴点の間をグラフ上で追跡して得られ
る節点列を直線近似してベクトル列に変換して記憶す
る。

（発明の構成及び作用）第１図は、前記の手順１で述べたグラフへの変換処理を
説明する図である。

すなわち、第１図(a)は、細線化されたディジタル２値
画像の例であり、値１の画素は図形の中心線上の画素
を、値０の画素は、それ以外の画素を表す。

第１図(b)は、値１の画素に黒丸で表す節点を置き、隣
接する値１の画素の間に実線で示す辺を置いたグラフで
ある。

第１図からわかるように、細線化処理によって中心線を
求めても線の交差部では線幅は１画素にならない。この
ことは、原画像の形状に忠実なベクトルデータの変換を
困難なものにしている。

第２図は、前記の手順２で述べた辺の除去処理を説明す
る図である。

第２図(a)は、手順２において斜めの辺を除去するため
に適用される第１の変換規則を表している。ここで、中
心線上にある画素と節点は一対一に対応するので、節点
は画素と同じ行列座標系（ｉ，ｊ）で表現する。ここで
ｉは縦方向に関し上から下へ数えていき，ｊは横方向に
関し左から右へ数えていく。

第１の変換規則では、３つの節点（ｉ，ｊ＋１）、（ｉ
＋１，ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（１）、
節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺
（２），節点（ｉ＋１，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）
を結ぶ辺（３）が存在し、かつ節点（ｉ，ｊ）と節点
（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（４）、節点（ｉ，ｊ）と節点
（ｉ＋１，ｊ）と結ぶ辺（５）が存在しないならば節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（１）を
除去する。但し、書かれていない節点及び辺は、存在し
ていても存在していなくともよい。

例えば、辺４と５が交差するところに節点が存在してい
てもよいし、辺１と対角をなす辺が存在してもよい。

さらに、第２図(a)の部分フラグを90°ずつ回転して得
られる３つの規則も第１の変換規則に加える。これらの
規則により各部分グラフの置き換えは、同時に行うこと
ができるので並列処理に向くという長所がある。

第２図(b)は、手順２において水平及び垂直の辺を除去
するために適用される第２の変換規則を表している。

すなわち、４つの節点（ｉ，ｊ），（ｉ，ｊ＋１）、
（ｉ＋１，ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ、
節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（６）、
節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺
（７）、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結
ぶ辺（８）が存在し、かつ、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ
−１，ｊ＋１）を結ぶ辺（９）、節点（ｉ，ｊ＋１）と
節点（ｉ−１，ｊ）を結ぶ辺（１０）が存在しないなら
ば、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺
（６）を除去する。

なお、第２図(b)の部分グラフを90°ずつ回転して得ら
れる３つの規則も第２の変換規則に加える。

これらの規則により各部分グラフの置き換えは、同時に
行うことができるので並列処理に向くという長所があ
る。

手順２において、まず、第１の変換規則が適用され、次
に第２の変換規則が適用される。そして、グラフが変更
されたならば、さらに第１の変換規則と第２の変換規則
を再度順次適用する。

以下同様にして、グラフが変化しなくなるまで第１の変
換規則と第２の変換規則を順次適用することを反復す
る。

第２図(c)から(e)は、第１図(b)に手順２を適用した例
を示している。

第２図(c)は、第１図(b)に第１の変換規則を適用した結
果のグラフを示す。

第２図(d)は、第２図(c)に第２図の変換規則を適用した
結果のグラフを示す。

以上の１回目の反復処理によりグラフは変化したもの
で、さらに第１の変換規則を適用する。

第２図(e)は、その結果のグラフである。

さらに、第２の変換規則が適用されるが、グラフは変換
しない。

以上の２回目の反復処理によりグラフは変化したので、
３回目の反復処理を行うが、グラフは変化しないので４
回目の反復には進まず手順２を終了する。

なお、変換規則の適用手順を、第２の変換規則、第１の
変換規則という順に変更してもよい。また、ｎ回目の反
復処理において第２の変換規則の適用によりグラフが変
化せず、かつｎ＋１回目の反復処理において第１の変換
規則の適用によりグラフが変化しないならば、手順２を
終了することができる。さらに、細線化画像の中心線の
幅により、反復を定数回で打ち切るように変更すること
もできる。

第３図は、前記の手順３で述べたグラフの整形処理を説
明する図である。

第３図(a)は、手順３において適用される第３の変換規
則を表している。すなわち、４つの節点（ｉ，ｊ）、
（ｉ，ｊ＋１）、（ｉ＋１，ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）
が存在し、かつ、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋
１）を結ぶ辺（１１）、節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ
＋１，ｊ）を結ぶ辺（１２）が存在し、かつ、（ｉ＋
１，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（１３）、
節点（ｉ＋１，ｊ＋１）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺
（１４）、節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ，ｊ）を結ぶ
辺（１５）、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結
ぶ辺（１６）が存在しないならば、節点（ｉ，ｊ＋１）
と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（１２）を除去し、節点
（ｉ＋１，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（１
３），節点（ｉ＋１，ｊ＋１）と節点（ｉ，ｊ＋１）を
結ぶ辺（１４）を追加される。これにより、斜辺の交点
が右下の節点に移動される。

移動先は右下の節点に限定されず、同図上の他の３つの
節点のいずれであってもよい。

同様にして、第３図(b)から(e)は、それぞれ手順３にお
いて適用される第４の変換規則から第７の変換規則を表
している。これにより、斜辺の交点が４つの黒丸で表す
節点のいずれかに移動される。

これらの規則により各部分グラフの置き換えは同時に行
うことができるので並列処理に向くという長所がある。

第３図(f)は、手順３の適用例を示している。第３図(f)
の左側のグラフは、手順３の適用前のグラフの例を示し
ている。第３図(f)の右側のグラフは左側のグラフに第
３の変換規則を適用した結果のグラフを示している。

第３図(g),(h),(i)は第３図(a)の規則の代わりに用いら
れる例を示したものである。

第３図(j)から(m)は、それぞれ第３図(b)から(e)の規則
の代わりに用いられる例を示したものである。

第４図は、前記の手順４で述べた直線近似処理を説明す
る図である。

第４図(a)は、第２図(e)に対する特徴点の抽出結果を示
している。

白丸（○）は抽出された特徴点である。特徴点の定義
は、接続する辺の個数が２でない節点を特徴点とすると
いうものである。

第４図(b)は、第４図(a)のグラフに対して２つの特徴点
の間をグラフ上で追跡して得られる節点列を直線に近似
した結果を示している。

節点列を直線に近似する方法は、いくつかの方法が知ら
れている（例えば、昭和59年度電子通信学会総合全国大
会1252など）が、それらのいずれでもよい。

第５図は、本発明の一実施例を説明する図である。

第５図において、100はＣＰＵ及びメモリからなる処理
装置、101は画像メモリ部、102は細線化部、103はグラ
フ変換部、104はグラフメモリ部、105は辺除去処理部、
106は整形処理部、107は直線近似部、108はベクトルデ
ータメモリ部、109は制御部である。

画像メモリ部101は、地図や図面などをディジタル画像
として蓄積する部分で、第５図には記載されていない外
部からディジタル画像が供給される。

細線化部102は、画像メモリ部101に蓄積されているディ
ジタル画像に含まれる線図形を幅が「１」となる画像の
中心線に変換して、中心線上にある画素の値を「１」
に、その他の画素の値を「０」に変換した細線化画像
を、画像メモリ部１に絡納する。

細線化の方法については、いくつかの方法が知られてい
る（電子通信学会、PRL75-66など）が、それらのいずれ
でもよい。

グラフ変換部103は、画像メモリ部101に蓄積されている
細線化画像に対して前記の手順１を行い、結果として得
られるグラフをグラフメモリ部104に書き込む部分であ
る。

グラフメモリ部104は、グラフ変換部103、辺除去処理部
105、整形処理部106、直線近似部107の入力または（及
び）出力となるグラフを記憶する部分である。

辺除去処理部105は、グラフメモリ部104に蓄積されてい
るグラフに対して前記の手順２を行い、グラフの一部の
辺をグラフメモリ部104から除去する部分である。

整形処理部106は、グラフメモリ部104に蓄積されている
グラフに対して前記の手順３を行い、グラフの一部の辺
をグラフメモリ部104から除去することと、グラフメモ
リ部104に蓄積されているグラフにいくつかの辺を追加
することを行う部分である。

直線近似部107は、グラフメモリ部104に蓄積されている
グラフに対して前記の手順４を行い、得られたベクトル
データをベクトルデータメモリ部108に蓄積する部分で
ある。

ベクトルデータメモリ部108は、直線近似部107から出力
されるベクトルデータを格納する部分である。ベクトル
データメモリ部108は、第５図には記載されていない外
部へベクトルデータを供給することも行う。

制御部109は、画像メモリ部101に蓄積されているディジ
タル画像に前記の手順１から４を順次実行し、ベクトル
データに変換してベクトルデータメモリ部108に格納す
るように全体を制御する部分である。これらの動作は、
以下のとおりである。

まず、制御部109の指示により、細線化部102は画像メモ
リ部101に蓄積されている線図形を細線化画像に変換し
て、画像メモリ部101に格納する。

次に、制御部109の指示により、グラフ変換部103は、画
像メモリ部101に蓄積されている細線化画像に対して前
記の手順１を実行して、第１図に示したグラフに変換し
て、グラフメモリ部104に格納する。

次に、制御部109の指示により、辺除去処理部105は、グ
ラフメモリ部104に蓄積されているグラフに対して前記
の手順２を実行して、第２図に示した部分グラフの変換
を行い、グラフメモリ部104に蓄積されているグラフを
変更する。

次に、制御部109の指示により、整形処理部106は、グラ
フメモリ部104に蓄積されているグラフに対して前記の
手順３を実行して、第３図に示した部分グラフの変換を
行い、グラフメモリ部104に蓄積されているグラフを変
更する。

最後に、制御部109の指示により、直線近似部107は、グ
ラフメモリ部104に蓄積されているグラフに対して前記
の手順４を実行して、第３図に示したベクトルデータに
変換し、ベクトルデータメモリ部108に蓄積する。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、第５図の例から
わかるように、従来に比べて、入力図形の形状に忠実で
あり、かつデータ量の少ないベクトルデータを得ること
ができるようになる。

その結果、図形認識等の処理の高速化及び作業メモリの
削減等をはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は手順１で述べたグラフへの変換処理を説明する
図、第２図では手順２で述べた辺の除去処理を説明する図、第３図は手順３で述べたグラフの整形処理を説明する
図、第４図は手順４で述べた直線近似処理を説明する図、第５図は本発明の一実施例を説明する図である。１〜40……辺、100……処理装置、 101……画像メモリ部、102……細線化部、 103……グラフ変換部、104……グラフメモリ部、 105……辺除去処理部、106……整形処理部、 107……直線近似部、 108……ベクトルデータメモリ部、 109……制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央処理装置とメモリとを備え、線画情報
から線分を自動抽出して各線分を始点の座標と終点の座
標で表すベクトル情報に変換する方式であって、 (A)二値線図形データを細線化して得られる中心線画像
を、中心線上にある画像を節点、隣接している節点の間
を辺とするグラフ（すなわち、中心線上にある画素と節
点は一対一に対応するので、節点は画素と同じ行列座標
系（ｉ，ｊ）で表現する。）に変換して記憶する第１の
過程と、 (B)第１の過程により得られたグラフから、３つの節点
（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ＋１）
が存在し、かつ節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，
ｊ）を結ぶ辺（１），節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋
１，ｊ＋１）を結ぶ辺（２），節点（ｉ＋１，ｊ）と節
点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（３）が存在し、かつ節
点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（４），節
点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ）と結ぶ辺（５）が存
在しないならば前記辺（１）を除去する第１の変換規則
と、これを９０°ずつ回転して得られる３つの規則を加
えた４つの規則により、斜めの辺を除去する第１の除去
処理と、該第１の除去処理により得られたグラフから、４つの節点（ｉ，ｊ），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，
ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ、節点（ｉ，
ｊ）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（６），節点（ｉ，
ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（７），節点
（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（８）が
存在し、かつ、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ−１，ｊ＋
１）を結ぶ辺（９），節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ−
１，ｊ）を結ぶ辺（１０）が存在しないならば、前記辺
(6)を除去する第２の変換規則と、これを90°ずつ回転
して得られる３つの規則を加えた４つの規則により、水
平及び垂直の辺を除去する第２の除去処理の２段階の除
去処理をグラフが変換しなくなるまで反復する第２の過
程と、 (C)第２の過程により得られたグラフの中で、４つの節
点（ｉ，ｊ），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ）、（ｉ
＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ、節点（ｉ，ｊ）と節点
（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（１１），節点（ｉ，ｊ＋
１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（１２）が存在し、
かつ、節点（ｉ＋１，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を
結ぶ辺（１３），節点（ｉ＋１，ｊ＋１）と節点（ｉ，
ｊ＋１）を結ぶ辺（１４）、節点（ｉ，ｊ＋１）と節点
（ｉ，ｊ）を結ぶ辺（１５），節点（ｉ，ｊ）と節点
（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（１６）が存在しないならば、
前記辺（１２）を除去し、前記辺（１３）及び前記辺
（１４）を追加する第３の変換規則と、４つの節点（ｉ，ｊ），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，
ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ、節点（ｉ，
ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（１７），節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（１
８）、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺
（２１）が存在し、かつ、節点（ｉ＋１，ｊ）と節点
（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（１９）、節点（ｉ＋１，
ｊ＋１）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（２０）、節点
（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（２２）が存
在しないならば、前記辺（１７）を除去し、前記辺（２
０）を追加する第４の変換規則と、４つの節点（ｉ，ｊ），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，
ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ、節点（ｉ，
ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（２３），節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（２
４）、節点（ｉ＋１，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を
結ぶ辺（２５）が存在し、かつ、節点（ｉ＋１，ｊ＋
１）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（２６），節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ，ｊ）を結ぶ辺（２７）、節
点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（２８）が
存在しないならば、前記辺（２４）を除去し、前記辺
（２６）を追加する第５の変換規則と、４つの節点（ｉ，ｊ），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，
ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ、節点（ｉ，
ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（２９），節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（３
０）、節点（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を
結ぶ辺（３２）が存在し、かつ、節点（ｉ＋１，ｊ）と
節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（３１），節点（ｉ，
ｊ）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（３３）、節点
（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（３４）が存
在しないならば、前記辺（３０）を除去し、前記辺（３
１）を追加する第６の変換規則と、４つの節点（ｉ，ｊ），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，
ｊ）、（ｉ＋１，ｊ＋１）が存在し、かつ、節点（ｉ，
ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（３５），節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺（３
６）、節点（ｉ，ｊ）と節点（ｉ＋１，ｊ）を結ぶ辺
（４０）が存在し、かつ、節点（ｉ＋１，ｊ）と節点
（ｉ＋１，ｊ＋１）を結ぶ辺（３７），節点（ｉ＋１，
ｊ＋１）と節点（ｉ，ｊ＋１）を結ぶ辺（３８）、節点
（ｉ，ｊ＋１）と節点（ｉ，ｊ）を結ぶ辺（３９）が存
在しないならば、前記辺（３５）を除去し、前記辺（３
７）を追加する第７の変換規則と、によりグラフの整形を行なう第３の過程と、 (D)第３の過程により得られたグラフをベクトルに変換
して記憶する第４の過程を有することを特徴とするベク
トル化方法。