JPH0660182A

JPH0660182A - テクスチャ解析を用いた領域分割方法及び装置

Info

Publication number: JPH0660182A
Application number: JP4208192A
Authority: JP
Inventors: Togo Ito; 東吾伊藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1992-08-04
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1994-03-04
Also published as: WO1994003871A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】少ない計算量でかつセルの大きさや形状にとら
われず高い分解能で領域分割し得るテクスチャ解析を用
いた領域分割方法の提供。【構成】画像を複数のセルに分割し、セル毎のテクスチ
ャ特徴量を算出し、当該セルに隣接するセルで算出した
テクスチャ特徴量の近いものを当該セルに併合する処理
を全てのセルについて行って画像を前記セルを基本単位
にした複数の異なる領域に分割する第１の工程と、分割
領域とこれに隣接するテクスチャエッジを含む境界セル
を抽出し、境界セルと分割領域との配置およびテクスチ
ャ特徴量の関係から境界セル内に有るテクスチャエッジ
の位置と方向を類推する第２の工程と、類推したテクス
チャエッジの位置と方向に基づきテクスチャエッジの代
表座標を検出する第３の工程と、算出された複数のテク
スチャエッジの代表座標を内挿関数で補間してテクスチ
ャエッジの形状復元を行う第４の工程とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、濃淡画像をテクスチ
ャ解析を用いて領域分割する技術に関するもので、例え
ばコンクリ−ト表面などの粗面に発生した不定形の面状
欠陥や汚れなどのように、背景との濃度差が十分でない
閉領域の形状の抽出や種別の認識等に応用できるテクス
チャ解析を用いた領域分割方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、取り出したい対象物と背景との濃
度差が十分でない濃淡画像から両者のテクスチャの相違
に着目して領域分割を実行する技術としてテクスチャ解
析を用いた領域分割法が注目されている。

【０００３】テクスチャの厳密な定義は定かではない
が、Pickettによれば、“テクスチャは多数の要素から
なり要素の各々はある程度見えるものであり、全体的に
密に均質に（ときにはランダムに）配置されており、そ
こには明確な特徴のある繰り返しパターンが存在す
る”。とされている。

【０００４】かかるテクスチャ解析を用いた従来の画像
処理の領域分割技術としては、・第７回画像工学コンファレンス論文集，ｐｐ１３−１
６，（昭５１）「線形推定によるテクスチャ解析」，（出口，森下）・ＰＲＵ９１−３１，ｐｐ３５−４０，（９１−７）「空間／空間周波数の特徴による画像の領域分割」（重
永）・テレビジョン誌，ＶＯＬ３１，Ｎｏ１２（１９７
７），ｐｐ９５１−９５６「等質領域の境界線抽出法」（安居院、細村）などが知
られている。

【０００５】これらの従来技術では、まず画像を格子状
などのセルに分割した後、各セル毎のテクスチャ特徴量
を算出する。

【０００６】そして、(1)隣接するセルの特徴量の差を
得るためのグラジェント演算等を行い、特徴量の差の大
きい部分を境界としたり、あるいは(2)算出された特徴
量の値にしたがってセルを分類し、隣接するセルのうち
同一の特徴量に分類されるものを併合するなどして領域
分割を行うものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術によれ
ば、画像を複数のセルに分割し、テクスチャ特徴量の近
いセル同士を併合することにより領域分割するため、分
割された領域の形状的な分解能は、セルの大きさと形状
によって決定される。たとえば、方形状のセルを用いた
場合は、領域分割後の画像は該方形の集合体のようなが
たがたのものとなってしまう。

【０００８】そこで、高い分解能で領域分割を所望する
場合には、セルサイズを小さく設定することになるが、
このことはテクスチャ特徴量を算出するための情報を減
らすことになり、セル内で算出されるテクスチャ特徴量
の統計的な信頼度は低いものになる。即ち、セルを小さ
くすることにより同一のテクスチャと判断される領域の
ごく一部しか特徴量を算出するための対象にしないた
め、局所的なテクスチャのゆらぎの影響を直接受けて不
必要な併合・分割を行う危険性を生じる。

【０００９】一方、統計的な信頼度を得る場合にはセル
サイズを大きく設定することになるが、不用意にセルを
大きくすると、分割された画像の形状的分解能は低い、
すなわちがたがたのものになってしまう。

【００１０】このため、抽出したい画像の統計的な性
質、形状、大きさに応じた適切なセルのサイズを設定す
る必要があるが、いかに適切なセルサイズを選択したと
しても、分割領域の形状的な分解能には限度があり、セ
ルのサイズ以上の精度は得られない。

【００１１】従って、例えばコンクリ−ト表面の面状欠
陥や汚れの検査など抽出面の形状や面積が評価の重要な
パラメ−タになるものに適用した場合には、従来技術に
よる方法では十分な精度が得られないという問題があ
る。

【００１２】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、比較的少ない計算量でかつセルの大きさや形状にと
らわれず高い分解能で領域分割をなし得るテクスチャ解
析を用いた領域分割方法及び装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明は、画像
を複数のセルに分割し、前記セル毎のテクスチャ特徴量
を算出するとともに、当該セルに隣接するセルのうち前
記算出したテクスチャ特徴量の近いものを当該セルに併
合する処理を全てのセルについて行うことにより画像を
前記セルを基本単位にした複数の異なる領域に分割する
第１の工程と、前記分割領域に隣接する２つの異なるテ
クスチャが混在して結果的に生成されたテクスチャエッ
ジを含む境界セルを抽出し、当該境界セルと分割領域と
の配置および前記テクスチャ特徴量の関係から当該境界
セル内に存在するテクスチャエッジの位置及び方向を類
推する第２の工程と、前記類推したテクスチャエッジの
位置及び方向に基づき当該テクスチャエッジの代表座標
を検出する第３の工程と、前記離散的に検出された複数
のテクスチャエッジの代表座標を内挿関数を用いて補間
することによりテクスチャエッジの形状復元を行う第４
の工程とを具えるようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明によれば、画像を複数のセルに分割
し、前記セル毎のテクスチャ特徴量を算出するととも
に、当該セルに隣接するセルのうち前記算出したテクス
チャ特徴量の近いものを当該セルに併合する処理を全て
のセルについて行うことにより画像を前記セルを基本単
位にした複数の異なる領域に分割する第１の工程に、上
記第２〜第４の工程を追加するようにしている。

【００１５】すなわち、第１〜第４の工程では、領域分
割した画像からテクスチャエッジを含む境界セルを抽出
し、当該境界セルと分割領域との配置および前記テクス
チャ特徴量の関係から当該境界セルの内に存在するテク
スチャエッジの位置及び方向を類推し、該類推したテク
スチャエッジの位置及び方向に基づき当該テクスチャエ
ッジの代表座標を検出し、さらに該算出された複数のテ
クスチャエッジの代表座標を内挿関数を用いて補間する
ことによりテクスチャエッジの形状復元を行うことによ
り元画像に忠実な領域分割を行うようにしている。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例について添付図面を
参照して説明する。

【００１７】図２は、この発明の領域分割方法の一実施
例の処理手順を示すフロ−チャ−トである。

【００１８】この発明の画像の領域分割の処理手順は、
大別すると下記の４ステージに分割される。

【００１９】（１）第１ステージ…画像の領域分割処理まず、画像を適当な大きさの複数のセルに分割し、各セ
ル毎のテクスチャ特徴量を算出するとともに、隣接する
セルのうち性質の似たもの（テクスチャ特徴量の近いも
の）を併合し大まかな領域分割を行う。

【００２０】（２）第２ステージ…テクスチャエッジの
位置と方向の類推処理次に、上記分割された領域の境界部に接するセルに着目
し、当該セルとこれに接する分割領域のセルの配置およ
びテクスチャ特徴量の関係から或る所定の条件を満足し
た際に当該セル内に存在する可能性のあるテクスチャエ
ッジの位置と方向を類推する。

【００２１】（３）第３ステージ…テクスチャエッジの
代表座標の算出処理次に、類推されたエッジ座標付近をさらに詳細に調べて
テクスチャエッジの代表座標を検出する。

【００２２】（４）第４ステージ…内挿関数によるエッ
ジ座標の補間処理最後に、離散的に算出された複数の代表座標を内挿関数
を用いて補間することによりセルサイズの分解能で大ま
かに分割された画像中の任意形状の対象物を構成するテ
クスチャエッジを精度良く形状復元する。

【００２３】かかる４ステージの処理は、図１に示す画
像処理装置によって実行される。

【００２４】この画像処理装置は、画像を撮像するカメ
ラ１と、この画像をアナログ信号で記憶するＶＴＲ２
と、アナログ信号をデジタル信号（例えば２５６諧調）
に変換するＶＴＲインタフェ−ス３と、このデジタル信
号を記憶するデ−タサ−バ４と、画像を矩形のセルに分
割しテクスチャ特徴量Ｔを算出するテクスチャ解析装置
５と、大まかな領域分類を行う領域分割装置６と、テク
スチャエッジの位置と方向を類推するエッジ類推装置７
と、テクスチャエッジの座標を検出するエッジ検出装置
８と、内挿演算を行うことにより形状再現を行う内挿関
数演算装置９と、分割領域毎のテクスチャ特徴量等を算
出することにより分割領域の種別の分類を行う特徴認識
装置１０と、画像を表示するディスプレイ１１および１
２と、プリンタ１３、プロッタ１４と、情報を保存する
マグネットテ−プ１５、フロッピディスク１６と、操作
を行うためのキ−ボ−ドタ−ミナル１７と、これらを制
御するコントロ−ラ２０から構成される。

【００２５】以下、図２に示したステージ順に、その詳
細動作を図３〜図９のフローチャートなどを参照して説
明する。

【００２６】・第１ステージ…画像の領域分割処理 (1)画像切り出し（図３ステップ２００）ここでは、対象とする画像が、図１０（ａ）に示すよう
に、例えばコンクリ−ト表面などのような全領域Ｋa中
に不定形の面状欠陥領域などのようなテクスチャの異な
る閉じた領域Ｋbを含んでいる場合を考える。

【００２７】閉じた領域Ｋbと背景領域Ｋaとはテクスチ
ャに相違があり、どちらの領域もテクスチャは局部的な
微小なみだれはあるものの、ほぼ均一であるものとす
る。

【００２８】このような画像は、カメラ１によって撮像
された後、ＶＴＲ２にアナログ信号として記録され、さ
らにＶＴＲインタフェ−ス３によってＡ／Ｄ変換された
後デ−タサ−バ４に記憶される。データサーバ４に記憶
された画像データはディスプレイ１１に表示される。

【００２９】コントロ−ラ１は、デ−タサ−バ４に切り
出し領域（例えば５１２×５１２ビットの画像）のアド
レスを順次指定し、切り出した画像データをデ−タサ−
バ４からテクスチャ解析装置５に順次転送させるよう制
御する。（図３ステップ２００、３００）。

【００３０】(2)テクスチャ解析処理（図３ステップ３
０１、図４）テクスチャ解析装置５は、入力された画像に対し、図１
０（ｂ）に示すように、例えばＭ×Ｍ＝３２×３２画素
などのような矩形のセルを設定することにより、画像全
体をｍ×ｎ個の複数のセルに分割する（図４ステップ３
１０）。

【００３１】このセルのサイズは、３２×３２の他に、
抽出したい領域の形状や大きさ、統計的性質によって１
６×１６や６４×６４などのように適当なサイズを選択
することができる。このセルサイズを選択する際には、
抽出した領域の形状的な高分解能を得るためにいたずら
にセルサイズを小さくせずに、少なくともテクスチャの
ゆらぎに影響されない大きさを選ぶことが重要である。

【００３２】次に、同図に示すように、各セルのテクス
チャの特徴量を数学的に定義した所定の評価関数Ｔを用
いてそれぞれ算出することにより、同図に示すような特
徴量Ｔ（ｉ，ｊ）のマップを作成する（図４ステップ３
２０、３３０）。

【００３３】この評価関数Ｔとしては、例えば・濃度共起行列、・自己相関関数、・濃度差分統計量、・ランレングス行列・フ−リエ・パワ−スペクトルなどをパラメ−タとしたものを用いることができる。

【００３４】かかる評価関数Ｔとしては、必要に応じて
１つまたは複数の上記パラメ−タを適宜導入するように
する。

【００３５】テクスチャ解析装置５はこのようにして算
出した各セルの特徴量Ｔ（ｉ，ｊ）を当該セルのアドレ
スとともに領域分割装置６に転送する（図３ステップ４
００）。

【００３６】(3)領域分割処理（図３ステップ４０１、
図５）領域分割装置６では、当該セルと隣接するセルのテクス
チャ特徴量の関係から切り出し領域内の大まかな領域分
割を実行するとともに、領域分割結果を各セルのアドレ
スおよびそのテクスチャ特徴量とともにエッジ類推装置
７に転送する（図３ステップ４０１、５００）。

【００３７】具体的には、領域分割装置６は、まず各切
り出し領域毎にセルを単位とした特徴量Ｔのヒストグラ
ムを作成する（図５ステップ４１０）。

【００３８】複数の特徴量Ｔが用いられる場合は、各特
徴量毎にヒストグラムを作成する。つぎに、領域分割装
置６では、(1)複数の異なる閾値を用いて各セルを特徴
量毎に複数の領域（グループ）に分類することにより隣
接セルの併合処理を行ったり（ステップ４１１、４１
２、４１３）あるいは(2)グラジェント演算等を用いて
隣接するセル間の特徴量の差を算出し、この特徴量の差
に応じてセルの併合／非併合を行うことにより境界を含
まないセルについて大まかな領域分割を実行する。

【００３９】かかる領域分割処理を、各特徴量毎に行っ
て、その後総合的に判断することにより最終的な領域分
割結果を得る。

【００４０】さらに領域分割装置６では、併合領域内に
孤立セルが存在するか否かを確認し（ステップ４１４、
４１５）、孤立セルが存在する場合には、併合領域内各
セル間の特徴量の分散値σ^2（^2は２乗に対応する）を
算出するとともに（ステップ４１６）、孤立セルとこれ
に隣接する８つセルとの特徴量の差の最大値maxΔＴを
算出する（ステップ４１７）。

【００４１】そして、特徴量の差の最大値maxΔＴと分
散値σを比較し（ステップ４１８）、maxΔＴ≦ｎσ
（１≦ｎ≦３）の条件を満足する場合には、孤立セルを
隣接セルに併合して（ステップ４１９）、処理を終了す
る。

【００４２】なお、複数の特徴量を用いる場合の他の例
として、例えば複数の特徴量Ｔa、Ｔb、Ｔc……にそれ
ぞれ所定の重みをつけた以下のような評価関数Ｈを用
い、Ｈ＝αＴa＋βＴb＋γＴc…… α、β、γ：重みこの評価関数Ｈに閾値処理或いは差分処理を行うことに
より領域分割結果を得る手法もある。

【００４３】以上のような方法を用いて領域分割した結
果の予想図を図１１に示す。この図は、背景に対して閉
曲線で囲まれる同一テクスチャの閉領域が１つだけ存在
する場合の分割結果を表したもので、この画像は、前記
閉領域Ｋbに対応して境界線（テクスチャエッジ）をほ
とんど含まないセルの併合領域Ａと、境界線を含むこと
により背景Ｋaと閉領域Ｋbの両方のテクスチャが混在し
たため結果的に生成された境界セル群Ｃと、これらを除
く前記背景Ｋaに対応する領域Ｂとに分類されている。
なお、領域ＡおよびＢ内には、テクスチャの微小なゆら
ぎのために孤立する領域が存在することもあるが、これ
らの孤立領域は前記ステップ４１７〜４１９の処理によ
って事前に領域Ａまたは領域Ｂに併合される。

【００４４】領域分割装置６では、このようにして算出
した領域分割結果を各セルのアドレスおよびそのテクス
チャ特徴量とともにエッジ類推装置７に転送する（図３
ステップ５００）。

【００４５】・第２ステージ…テクスチャエッジの位置
と方向の類推処理 (4)エッジ類推処理（図３ステップ５０１、図６）図１２（ａ）は図１１に示した領域分類結果の一部を示
したもので、この図１２（ａ）においては、境界セル群
Ｃに属する各セルが図１２（ｂ）に示した４つのタイプ
（ア）〜（エ）の何れに属するかを表している。

【００４６】エッジ類推装置７では、境界セル群Ｃに属
する境界セルの上記タイプ分類をする前に、領域Ａ−領
域Ｂ間に１セル幅相当の領域Ｄが生成されたか否かを確
認するようにする（図６ステップ５１０）。

【００４７】図１２（ａ）において、領域Ａの境界（図
中の太線）に境界セル群Ｃに属するセルｃが接している
場合はテクスチャエッジはセルｃ内に存在するはずであ
り、また領域Ａの境界にセルｃが接していない場合はテ
クスチャエッジはほぼこの領域Ａの境界に等しいと考え
ることができる。

【００４８】一方、領域Ａに属するセルａおよび領域Ｂ
に属するセルｂ間に生成されたセルｃ'が境界セル群Ｃ
に属するためには、セルａおよびｂ間にセルｃ'がただ
１つ存在し、且つこれらのセルのテクスチャ特徴量Ｔ
（ａ）、Ｔ（ｂ）、Ｔ（ｃ')は、下記の条件を満足する
必要がある。

【００４９】Ｔ（ａ）＜Ｔ（ｃ')＜Ｔ（ｂ）あるいは、Ｔ（ａ）＞Ｔ（ｃ')＞Ｔ（ｂ） ……（１）さらに、図１３に示すように、テクスチャエッジに直交
するように設定した２つのセルａ¨およびｂ¨の特徴量
Ｔ（ａ¨)およびＴ（ｂ¨)の差が下式（２）の条件を満
足しなければならない。

【００５０】この第２ステージのエッジ類推処理では、上記（１）式
の条件を満足するものを境界セル群Ｃに属するセルｃと
仮定して処理を実行し（図６ステップ５２０、５３０、
以下では上記（１）式を満足したセルｃ'をセルｃと同
義で用いる）、（２）式の判定は後述する第３ステージ
のテクスチャエッジの代表座標の検出処理中に実行する
ようにする。

【００５１】次に、エッジ類推装置７では上記（１）式
を満足した各セルｃを、図１２（ｂ）に示すようなタイ
プ（ア）からタイプ（エ）のいずれかに分類し、該分類
結果に基づきセルｃ内のテクスチャエッジの方向を類推
する（図６ステップ５４０）。この類推においては、セ
ルの大きさがテクスチャエッジの実際の曲りに対して十
分小さいと仮定している。

【００５２】：タイプ（ア）このタイプは、セルｃと領域Ａとが１つの辺でのみ接し
ている場合であり、この場合のテクスチャエッジの方向
は、領域Ａとの境界辺に対して平行な方向であると類推
できる。

【００５３】：タイプ（イ）このタイプは、セルｃと領域Ａとが直交する２つの辺で
接している場合であり、この場合のテクスチャエッジの
方向は、上記２つの接する辺の交点を通るセルｃの対角
線に対して直交する方向であると類推できる。

【００５４】：タイプ（ウ）このタイプは、セルｃと領域Ａとが３つの辺で接してい
る場合であり、この場合のテクスチャエッジの方向は、
上記３接辺のうちの相対する２辺を直交する方向である
と類推できる。

【００５５】：タイプ（エ）このタイプは、セルｃと領域Ａとが互いの角部で接して
いる場合であり、この場合のテクスチャエッジの方向
は、上記角部を通るセルｃの対角線に対して直交する方
向であると類推できる。

【００５６】以上のようにして各セル内のテクスチャエ
ッジの方向を類推する。

【００５７】次に、エッジ類推装置７では各セル内のテ
クスチャエッジの位置を以下のようにして類推する。

【００５８】当該境界セルｃのテクスチャ特徴量Ｔ
（ｃ）は、テクスチャエッジを挟む２つの異なるテクス
チャが混在することにより結果的に生成された値である
ため、セルｃ内に混在する領域Ａと同一のテクスチャ面
積ＳA（図１４(a)(b)の太線枠内）を次式によって近似
的に求めることができる（図６ステップ５５０）。

【００５９】なお、上式中のＳ0はセルｃの面積を表す。

【００６０】また、図１４（ａ）は類推したテクスチャ
エッジの方向が図１２のタイプ（ア）または（ウ）の場
合のテクスチャ面積ＳAを示したものであり、図１４
（ｂ）はテクスチャエッジの方向が図１２のタイプ
（イ）または（エ）の場合を示したものである。

【００６１】そして、上記のようにして算出したテクス
チャ面積ＳAを用いてテクスチャエッジの位置を下記の
ようにして類推する（図６ステップ５６０）。

【００６２】このとき、上記テクスチャエッジの位置
は、図１５に示すように、領域Ａとの境界辺からの距離
δhorまたは領域Ａとの境界点からの距離δincで定義す
る。

【００６３】なお、図１５（ａ）は図１２のタイプ
（ア）に対応するものでこの場合距離δhorは領域Ａの
境界辺からの距離とする。図１５（ｂ）は図１２のタイ
プ（イ）に対応するもので、距離δincは領域Ａとの境
界辺の交差点からの距離とする。図１５（ｃ）は図１２
のタイプ（ウ）に対応するもので、距離δhorは領域Ａ
との３つの境界辺のうちの相対していない境界辺からの
距離とする。図１５（ｄ）は図１２のタイプ（エ）に対
応するもので、距離δincは領域Ａとの境界となる角部
からの距離とする。

【００６４】そして、上記各距離δhorまたはδincは、
セルｃの面積Ｓoおよび上記求めたテクスチャ面積ＳAを
用いて、下記（４）式または（５）式のようにして算出
する。

【００６５】このようにしてセルｃ内のテクスチャエッジの方向およ
び位置を大まかに類推することができる。図１６は、上
記手法によって得られた或る閉領域の境界面の位置と方
向を示したものである。

【００６６】エッジ類推装置７では、このようにして類
推した類推結果を先の領域分類結果、各セルのアドレス
およびそのテクスチャ特徴量とともにエッジ検出装置８
に転送する（図３ステップ６００）。

【００６７】・第３ステージ…テクスチャエッジの代表
座標の算出処理 (5)エッジ検出処理（図３ステップ６０１、図７）上記のようにして閉領域の境界面の方向と位置との大ま
かな類推ができたら、エッジ検出装置８ではこれを初期
値（起点）としてテクスチャエッジの代表座標検出処理
と境界部の検定処理とを実行する。

【００６８】なお、境界部検定処理とは、先の第１ステ
ージの領域分割処理で境界セルであると仮定したセル
が、真の境界セル（領域Ａと領域Ｂの２つのテクスチャ
が混在して領域分割の結果生成されたセル）か、あるい
は先の第（１）式を満足するセル幅相当の実際に存在す
る領域であるか否かを識別する処理であり、後者のセル
であると判定された場合は新たな領域Ｄを形成するよう
にする。

【００６９】まず、エッジ検出装置８では、テクスチャ
エッジの正確な座標を検出するためのオペレータを選択
する（図７ステップ６１０）。エッジ検出用オペレ−タ
には、図１７に示すように、類推されたテクスチャエッ
ジの方向別に、その傾斜角が０°、４５°、９０°、１
３５°のものの４種類があり、類推されたテクスチャエ
ッジの方向によって対応するオペレ−タが選択される。
即ち、テクスチャエッジの方向が図１２のタイプ（ア）
又は（ウ）に属する場合には傾斜角が０°もしくは９０
°のオペレ−タを選択し、またタイプ（イ）または
（エ）の場合には傾斜角が４５°もしくは１３５°のオ
ペレ−タを選択する。これらのオペレータは、前記ブロ
ック分割のセル同様、Ｍ×Ｍのサイズに相当する２つの
セルで構成されている。

【００７０】そして、このように選択されたオペレ−タ
を、図１８に示すように、類推したテクスチャエッジを
起点にエッジと直交する方向（矢印ｑ方向）に数画素ず
つ所定の範囲内で（例えば各方向に半セル分ずつ）移動
し、各移動位置毎にオペレ−タセル内のテクスチャ特徴
量Ｔ（ａ¨)およびＴ（ｂ¨)をそれぞれ算出するととも
に、このテクスチャ特徴量Ｔ（ａ¨)およびＴ（ｂ¨)の
差が最大になる位置を検出する。

【００７１】ここで、上記エッジ検定を行っている境界
セルと仮定したセル内にテクスチャエッジが実際に存在
するならば、テクスチャ特徴量Ｔ（ａ¨)およびＴ（ｂ
¨)の差の最大値は、下式（６）を満足するはずであ
る。

【００７２】したがって、エッジ検出装置８においては、上記（６）
式の左辺と右辺の差の２乗値εを下記（７）式にしたが
って算出し、該算出値εを所定の閾値εthと比較し、ε
＜εthを満足するは、当該セルをテクスチャエッジを含
む境界セルと判定する（図７ステップ６２０、６３
０）。

【００７３】 ε＝〔MAX｛Ｔ（ａ¨)−Ｔ（ｂ¨)｝−｛Ｔ（ａ)−Ｔ（ｂ)｝〕^2 …（７）なお、^2は２乗を表している。

【００７４】このようにして当該セルが境界セルである
と判定されると、エッジ検出装置８では、テクスチャエ
ッジの代表座標を検出する（ステップ６５０）。

【００７５】すなわち、この場合当該境界セルのテクス
チャエッジの代表座標は、図２０に示すように、テクス
チャ特徴量Ｔ（ａ¨)およびＴ（ｂ¨)の差が最大になる
ようにオペレータを位置した場合におけるオペレ−タの
中心点とする。

【００７６】前述したように、類推したテクスチャエッ
ジの方向（＝選択されたオペレ−タの方向）は４５゜刻
みであり、実際のテクスチャエッジの方向とはずれを生
じている。したがって、テクスチャエッジの代表座標
を、図２０に示すように、オペレ−タのセル内のテクス
チャ特徴量Ｔ（ａ')およびＴ（ｂ')の差が最大になる位
置におけるオペレ−タの中心点とすることによって、類
推したテクスチャエッジの方向のずれに起因する検出座
標の誤差を低減するようにしている。

【００７７】また、上記ステップ６３０においてε＜ε
thを満足しない場合は、図１９に示すように、領域Ａと
領域Ｂとの間に、下記（８）式を満足する、セル幅相当
の分割すべき領域Ｄが存在する可能性があるのでＴ（ａ）＜Ｔ（Ｄ）＜Ｔ（ｂ）あるいは、Ｔ（ａ）＞Ｔ（Ｄ）＞Ｔ（ｂ） …（８）この場合は、図１９に示すように、領域Ａと領域Ｄ（セ
ルｃ´）との境界付近、および領域Ｂと領域Ｄ（セルｃ
´）との境界付近にオペレ−タを移動して（ステップ６
４０）、上記と同様な操作を繰り返すことにより、領域
Ａのテクスチャ特徴量Ｔ（ａ）と領域Ｄのテクスチャ特
徴量（Ｄ）の差が最大になる位置、および領域Ｂのテク
スチャ特徴量Ｔ（ｂ）と領域Ｄのテクスチャ特徴量
（Ｄ）の差が最大になる位置をそれぞれ検出するととも
に、これらの検出値に基づき領域Ｄを新たに領域分割す
る。

【００７８】なお、図１９においては、領域Ａと領域Ｄ
の境界を検出するためのオペレータの初期位置を示して
いる。

【００７９】以上の処理が終了すると、エッジ検出装置
８は、算出した代表座標を各分割領域と照合することに
より（ステップ６６０）、当該代表座標が複数の閉領域
の何れに属するかを識別し、該識別結果に基ずき各代表
座標にその座標が属する閉領域の所属番号を付加する。
そして、これらの代表座標およびこれに付加される所属
番号は内挿関数演算装置９に転送される（図３ステップ
７００）。

【００８０】・第４ステージ…内挿関数によるエッジ座
標の補間処理 (6)内挿関数演算（図３ステップ７０１、図８）内挿関数演算装置９では、上記の処理のよって離散的に
算出された代表座標を内挿関数を用いて補間することに
より、図２３に示すように、画像中の任意形状の対象物
のテクスチャエッジを精度良く復元する（ステップ７１
０）。

【００８１】補間の種類としては、・スプライン補間、・Ｂスプライン補間、・ラグランジェ補間、・線形補間、・ヘルミット補間等があるが、線形補間を用いた場合には実際の領域より
も補間により求められた閉領域の面積が小さくなること
が多いので、ここではスプライン関数を用いた例につい
て説明する。

【００８２】まず、図２１に示すように、検出されたテ
クスチャエッジの代表座標ベクトルが、Ｑ0、Ｑ1、…、
Ｑn（Ｑn＝Ｑ0）であるとき、ｎ個の曲線セグメントＰi
（i＝1，2，…n）によって曲率まで連続した曲線で補間
することを考える。

【００８３】ここで、Ｑ0からＱiに至る曲線長をＳiと
し、Ｑiにおける単位接線ベクトルをＱ´iとし、代表座
標間の弦長をｃｉとし（図２２参照）、各代表座標間を
Ｓをパラメ−タとする３次曲線で内挿して、下記の
（９）〜（１１）式を満足する単位接線ベクトルＱ´i
を算出する。

【００８４】ただし、そして、算出された単位接線ベクトルＱ´iを下記（１
２）式に代入することにより、離散化されたテクスチャ
エッジの代表座標間を補間することができ、図２３に示
すような形状復元ができる。

【００８５】ここで、上記（１２）式中のｔはＳi-1≦Ｓ≦Ｓi+1に対
して、Ｓ＝Ｓ（ｉ−１）＋｛Ｓｉ−Ｓ（ｉ＋１）｝ｔ（０≦ｔ≦１）としたときの媒介変数を表し、また、Ｈ0,0(t)、Ｈ0,1
(t)、Ｈ1,0(t)、Ｈ1,1(t)は、を表している。

【００８６】なお、上記Ｑ0〜Ｑn、Ｐi、Ｍ、Ｂ、Ｑ´
i、Ｈはそれぞれベクトルである。

【００８７】ところで、このような非線形の内挿を用い
て形状を復元する場合、図２４（ａ）に示すように、閉
領域Ｅおよび閉領域Ｆが隣接している場合においては、
図２４（ｂ）に示すように、求めた補間曲線が交差する
ことが起こり得る。この場合には領域面積の大きい順に
優先順位を設けて、上記交差により発生した不必要な領
域を併合するようにする（図８ステップ７２０、７３
０）。

【００８８】なお、上記の内挿関数による補間演算は、
所属番号の個数から面積が大きいと類推できる領域から
内挿を実施するようにする。

【００８９】このようにして領域分割された結果は、も
う１つのディスプレイ１２に表示されると共に、特徴認
識装置１０に転送される（図３ステップ８００）。

【００９０】(7)特徴認識処理（図３ステップ８０１、
図９）特徴認識装置１０では、例えば領域毎に面積や閉曲線の
長さやテクスチャ特徴量や諧調平均などを算出し（図９
ステップ８１０〜８４０）、それらの関係のマップを生
成するなどして（ステップ８５０）、分割領域の種別
（例えば面状欠陥の種類）を分類し（ステップ８６
０）、認識結果をマグネットテープ１５やフロッピーデ
ィスク１６に保存したり（図３ステップ９００）、プリ
ンタ１３やプロッタ１４やディスプレイ１２に印刷表示
したりする。

【００９１】以上のようにして処理を終了する（図３ス
テップ９１０）なお、上記実施例において、第３ステー
ジのテクスチャエッジの代表座標検出処理は、テクスチ
ャ特徴量の評価関数Ｔが非線形な場合に必要なものであ
り、評価関数が濃度平均値などのように線形の場合は、
この処理を省略することができる。

【００９２】また、領域分割に用いるセルの形状も、方
形に限らず、適宜の多角形を用いるようにしても良い。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
複数のセルに基づくテクスチャ解析による領域分割処理
に、テクスチャエッジの類推処理、エッジ代表座標検出
処理、内挿関数による補間処理を追加するようにしてい
るので、セルのサイズや形状にほとんど規定されること
なく、高い分解能で領域の形状を忠実に復元することが
できる。また、分割する領域の形状的な分解能がセルサ
イズに規定されにくいことから、設定するセルを大きく
することができ、これによりテクスチャエッジのゆらぎ
に対して安定な画像復元をなし得ることができるととも
に、特徴量算出に要する計算量を低減することが可能と
なる。

【００９４】またこの発明では、テクスチャ解析処理に
よる領域分割処理の後、分割領域の境界部のセルとそれ
に隣接するセルの配置およびテクスチャ特徴量の関係か
らテクスチャエッジの方向及び座標を類推するようにし
ているので、この類推結果から適切な方向のエッジ検出
用オペレータが選択できるとともに、検出処理のための
初期座標を精度良く設定することができ、これにより少
ない計算量で精度の良いエッジ座標検出をなし得る。

【００９５】また本発明では、検出するエッジの代表座
標をエッジ検出用オペレータの２つのセルの特徴量差最
大点におけるセル境界の中心座標とする様にしているの
で、類推したエッジの方向と真のエッジの方向とのずれ
に起因する検出座標の誤差を低減することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例構成を示すブロック図。

【図２】この発明の実施例の処理手順の概略を示すフロ
ーチャート。

【図３】この発明の実施例の処理手順を図１の構成例に
対応づけて示したフローチャート。

【図４】テクスチャ解析処理の詳細手順を示すフローチ
ャート。

【図５】領域分類処理の詳細手順を示すフローチャー
ト。

【図６】エッジ類推処理の詳細手順を示すフローチャー
ト。

【図７】エッジ検出処理の詳細手順を示すフローチャー
ト。

【図８】内挿関数演算処理の詳細手順を示すフローチャ
ート。

【図９】特徴認識処理の詳細手順を示すフローチャー
ト。

【図１０】テクスチャ解析処理の説明図。

【図１１】領域分割処理の説明図。

【図１２】領域分割処理の説明図。

【図１３】領域分割処理の説明図。

【図１４】エッジ類推処理の説明図。

【図１５】エッジ類推処理の説明図。

【図１６】エッジ類推処理結果を示す図。

【図１７】エッジ検出処理に用いるオペレータを例示す
る図。

【図１８】エッジ検出処理の説明図。

【図１９】エッジ検出処理の説明図。

【図２０】エッジ検出処理の説明図。

【図２１】内挿関数演算処理の説明図。

【図２２】内挿関数演算処理の説明図。

【図２３】内挿結果を示す図。

【図２４】非線形な内挿関数演算処理を行った場合の説
明図。

【符号の説明】

１…カメラ２…ＶＴＲ３…ＶＴＲインターフェース４…データサーバ５…テクスチャ解析装置６…領域分類装置７…エッジ類推装置８…エッジ検出装置９…内挿関数演算装置１０…特徴認識装置１１…ディスプレイ１２…ディスプレイ１３…プリンタ１４…プロッタ１５…マグネティックテープ１６…フロッピーディスク１７…キーボード２０…コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を複数のセルに分割し、前記セル毎の
テクスチャ特徴量を算出するとともに、当該セルに隣接
するセルのうち前記算出したテクスチャ特徴量の近いも
のを当該セルに併合する処理を全てのセルについて行う
ことにより画像を前記セルを基本単位にした複数の異な
る領域に分割する第１の工程と、前記分割領域とこれに隣接するテクスチャエッジを含む
境界セルを抽出し、当該境界セルと分割領域との配置お
よび前記テクスチャ特徴量の関係から当該境界セル内に
存在するテクスチャエッジの位置及び方向を類推する第
２の工程と、前記類推したテクスチャエッジの位置及び方向に基づき
当該テクスチャエッジの代表座標を検出する第３の工程
と、前記算出された複数のテクスチャエッジの代表座標を内
挿関数を用いて補間することによりテクスチャエッジの
形状復元を行う第４の工程と、を具えるようにしたことを特徴とするテクスチャ解析を
用いた領域分割方法。
【請求項２】前記第１の工程では、テクスチャ特徴量に
対応する所定の評価関数を定義し、前記分割したセル毎
に前記評価関数値を算出し、該評価関数値を複数の閾値
で閾値処理することにより画像を前記セルを基本単位に
した複数の異なる領域に分割することを特徴とする請求
項１記載のテクスチャ解析を用いた領域分割方法。
【請求項３】前記第１の工程では、テクスチャ特徴量に
対応する所定の評価関数を定義し、前記分割したセル毎
に前記評価関数値を算出し、当該セルと隣接セルとの差
に応じてセルの併合を行うことにより画像を前記セルを
基本単位にした複数の異なる領域に分割することを特徴
とする請求項１記載のテクスチャ解析を用いた領域分割
方法。
【請求項４】前記第１の工程では、画像は、背景領域に
対応する第１の領域と、この背景内に存在する閉領域に
対応する第２の領域と、前記背景領域及び前記閉領域の
テクスチャがセル内に混在することにより結果的に生成
された境界セル群とに分割されることを特徴とする請求
項１記載のテクスチャ解析を用いた領域分割方法。
【請求項５】前記第２の工程では、前記境界セル群に含
まれる境界セルのテクスチャ特徴量をＴ（ｃ）、前記第
１の領域に含まれるセルのテクスチャ特徴量をＴ
（ａ）、前記第２の領域に含まれるセルのテクスチャ特
徴量をＴ（ｂ）とするとき、前記第１の領域に含まれるセルと前記第２の領域に含ま
れるセルとの間に境界セルと類推されるＴ（ａ）＜Ｔ（ｃ´）＜Ｔ（ｂ）またはＴ（ａ）＞Ｔ（ｃ´）＞Ｔ（ｂ）の条件を満足するセルｃ´がただ１つ存在し、さらにテ
クスチャエッジに直交して設定した２つのセルのテクス
チャ特徴量をＴ（ａ¨）、Ｔ（ｂ¨）とするときが成立した場合に当該セルを境界セルと判定することを
特徴とする請求項４記載のテクスチャ解析を用いた領域
分割方法。
【請求項６】前記セルは方形状であり、前記第２の工程
では、前記境界セルを以下の４つのタイプ（ア）〜
（エ）に分類し、：タイプ（ア）境界セルと前記第２の領域とが１つの辺でのみ接してい
る：タイプ（イ）境界セルと前記第２の領域とが直交する２つの辺で接し
ている：タイプ（ウ）境界セルと前記第２の領域とが３つの辺で接している：タイプ（エ）境界セルと前記第２の領域とが互いの角部で接している
前記タイプ（ア）の場合はテクスチャエッジの方向を前
記第２の領域との境界辺に対して平行な方向であると類
推し、前記タイプ（イ）の場合はテクスチャエッジの方
向を上記２つの接する辺の交点を通る前記境界セルの対
角線に対して直交する方向であると類推し、前記タイプ
（ウ）の場合はテクスチャエッジの方向を上記３接辺の
うちの相対する２辺に直交する方向であると類推し、前
記タイプ（エ）の場合はテクスチャエッジの方向を上記
角部を通る境界セルの対角線に対して直交する方向であ
ると類推することを特徴とする請求項４記載のテクスチ
ャ解析を用いた領域分割方法。
【請求項７】前記第２の工程では、当該境界セルとこれ
を中心に隣接する２つのセルのテクスチャ特徴量から当
該境界セル内の２つのテクスチャの混在面積を算出し、
該混在面積と当該境界セルに隣接するセルの配置関係か
ら当該境界セル内に存在するテクスチャエッジの位置及
び方向を類推する請求項１記載のテクスチャ解析を用い
た領域分割方法。
【請求項８】前記第２の工程では、前記類推したテクス
チャエッジに直交して当該境界セルに隣接する２つのセ
ルのテクスチャ特徴量をＴ（ａ）、Ｔ（ｂ）とし、当該
境界セルのテクスチャ特徴量をＴ（ｃ）、境界セルの面
積をＳ0とするとき、下式にしたがって当該境界セル内
に混在する特徴量Ｔ（ａ）で表わされるテクスチャの面
積ＳAを算出し、当該境界セルが前記タイプ（イ）または（エ）のときはにしたがってテクスチャエッジの位置δhorを算出し、
当該境界セルが前記タイプ（ア）または（ウ）のときはにしたがってテクスチャエッジの位置δincを算出する
ことを特徴とする請求項６記載のテクスチャ解析を用い
た領域分割方法。
【請求項９】前記第３の工程では、前記類推したテクス
チャエッジの方向に直交するように２つのセルで構成さ
れるエッジ検出用オペレータを設定し、かつ該エッジ検
出用オペレータを前記類推したテクスチャエッジの位置
を初期位置として前記直交方向に移動させることにより
エッジ検出用オペレータを構成する２つのセルのテクス
チャ特徴量の差が最大になる位置を検出し、該検出した
位置におけるオペレータ境界の中心座標を前記テクスチ
ャエッジの代表座標とすることを特徴とする請求項１記
載のテクスチャ解析を用いた領域分割方法。
【請求項１０】前記第４の工程では、離散的に検出した
テクスチャエッジの代表座標をスプラインなどの非線形
の内挿関数を用いて補間することを特徴とする請求項１
記載のテクスチャ解析を用いた領域分割方法。
【請求項１１】画像を複数のセルに分割し、前記セル毎
のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ特徴量演算手
段と、当該セルに隣接するセルのうち前記算出したテクスチャ
特徴量の近いものを当該セルに併合する処理を全てのセ
ルについて行うことにより画像を前記セルを基本単位に
した複数の異なる領域に分割する画像分割手段と、前記分割領域に隣接するテクスチャエッジを含む境界セ
ルを抽出し、当該境界セルと分割領域との配置および前
記テクスチャ特徴量の関係から当該セルの内に存在する
テクスチャエッジの位置及び方向を類推するテクスチャ
エッジ類推手段と、前記類推したテクスチャエッジの位置及び方向に基づき
当該テクスチャエッジの代表座標を検出するテクスチャ
エッジ検出手段と、前記算出された複数のテクスチャエッジの代表座標を内
挿関数を用いて補間することによりテクスチャエッジの
形状復元を行う補間演算手段と、を具えるようにしたこ
とを特徴とするテクスチャ解析を用いた領域分割装置。