JPH07193716A

JPH07193716A - エッジ強調装置

Info

Publication number: JPH07193716A
Application number: JP5329344A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Shiba; 尚志斯波
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2858530B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低品質の画像において、位置・形状・本数があ
らかじめ分かっておらず画素毎に方向の異なるエッジを
強調する。【構成】方向画像生成手段１０２は、画像入力手段１０
０から入力された原画像を、入力画像切り替手段１０１
より入力して、局所的なエッジの方向を求める。その結
果に基づきエッジ検出手段１０３は原画像をエッジと平
行な方向には平滑化し、垂直な方向にはエッジ検出を行
いエッジ画像を生成する。画像合成手段１０４は得られ
た画像を原画像に足し合わせ強調画像を生成する。該強
調画像は画像記憶・選択手段１０５に保持される一方、
前記入力画像切り替手段１０１に渡り、強調操作が繰り
返される。繰り返し制御手段１０６は現在得られた強調
画像と過去に得られた強調画像を比較し、上記操作の繰
り返しを制御し、過去の強調画像の方が好ましいか、も
しくは繰り返し回数が設定した回数に達したならば、該
強調画像を出力として画像表示手段１０７に送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像におけるエッジ強調
装置に関し、特に低品質な画像において位置・形状・本
数があらかじめ分かっておらず画素毎に方向の異なるエ
ッジを強調する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来画像処理によってエッジを強調する
手法として、ラプラシアン・ガウシアン等の局所オペレ
ーターによるフィルタリング処理を行い、エッジを検出
し原画像においてこの検出されたエッジの部分を強調す
る方法（「高木、下田監修”画像解析ハンドブック”
ｐｐ．５５０−５６０，ｐｐ．５６４−５６７，１９９
１．」）、と、ハフ変換によりエッジを検出して強調す
る方法（「バラード、Ｄ．Ｈ．（Ｂａｌｌａｒｄ，Ｄ．
Ｈ．）、パターン・レコグニション（Ｐａｔｔｅｒｎ
Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、１３、Ｎｏ２、ｐｐ．１１
１−１１２、１９８１．、デューダ、Ｒ．Ｏ．、ハー
ト、Ｐ．Ｅ．（Ｄｕｄａ，Ｒ．Ｏ．ａｎｄＨａｒｔ，
Ｐ．Ｅ．）コミュニケーション・オブ・ＡＣＭ（Ｃｏｍ
ｍ．ＡＣＭ）、１５、Ｎｏ、１、ｐｐ．１１−１５，１
９７２．、デューダ、Ｒ．Ｏ、ハート、Ｐ．Ｅ．（Ｄｕ
ｄａ，Ｒ．Ｏ．ａｎｄＨａｒｔ，Ｐ．Ｅ．）、”パタ
ーン・クラシフィケーション・アンド・シーン・アナリ
シス（ＰａｔｔｅｒｎＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ａｎｄＳｃｅｎｅＡｎａｌｙｓｉｓ）”、ジョン
・ウィリー・アンド・サンズ（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ
＆Ｓｏｎｓ）、１９７３．」）、弛緩法を用いる方法
（「ザッカー、Ｓ．Ｗ．、ハンメル、Ｒ．Ａ．、ローゼ
ンフェルト、Ａ（Ｚｕｃｋｅｒ，Ｓ．Ｗ．，Ｈｕｍｍｅ
ｌ，Ｒ．Ａ．，ａｎｄＲｏｓｅｎｆｅｌｄ，Ａ．）、
ＩＥＥＥトランザクション（ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．）、ｖｏｌ．Ｃ−２６，、ｐｐ．３９４−４０３、
１９７７．、ペレグ、Ｓ．、ローゼンフェルト、Ａ．
（Ｐｅｌｅｇ，Ｓ．ａｎｄＲｏｓｅｎｆｅｌｄ，
Ａ．）、ＩＥＥＥトランザクション（ＩＥＥＥＴｒａ
ｎｓ．）、ｖｏｌ．ＳＭＣ−８、ｐｐ．５４８−５５
４、１９７８．、シャハター、Ｂ．Ｊ．、レフ、Ａ．、
ザッカー，Ｓ．Ｗ．ローゼンフェルト、Ａ．（Ｓｃｈａ
ｃｈｔｅｒ，Ｂ．Ｊ．，Ｌｅｖ，Ａ．，Ｚｕｃｋｅｒ，
Ｓ．Ｗ．，ａｎｄＲｏｓｅｎｆｅｌｄ，Ａ．）、ｉｂ
ｉｄ．ｖｏｌ．ＳＭＣ−７、ｐｐ．８１３−８１６、
１９７７．」）等がある。局所オペレータを使う方法
は、ノイズに弱いためあらかじめ平滑化する必要がある
が、平滑化によりエッジの細かい構造が失われてしま
う、という問題点が存在する。ハフ変換を用いる方法
は、比較的ノイズに強いものの、あらかじめエッジの形
状と本数が分かっていなければならない。弛緩法を用い
る場合も、前もってエッジの関数形が分かっている必要
がある。

【０００３】比較的Ｓ／Ｎの低い状況で画素毎に方向が
異なり、しかもそ形状や本数があらかじめ分っていない
エッジを強調する手法として平滑化の後、画像上各点に
おいて輝度曲面の勾配を計算するか、ラプラシアン・ガ
ウシアン等の局所オペレータを作用させる事によりエッ
ジの方向を得て、稜線方向には平滑化し、それと垂直な
方向には２次微分を行ない、それを重み画像として原画
像に足し合わせる手法（高木、下田監修”画像解析ハ
ンドブック”ｐ．５４９，１９９１．８）が有効である
事が知られている。しかし局所オペレータを使う手法で
は、先程述べたような問題点が存在する。最も有効なの
は輝度曲面の勾配を使う方法だが、該手法では、エッジ
の方向を得る段階で以下の問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

（１）低Ｓ／Ｎの状況では、平滑化のためのウィンドウ
を大きくしなければならず、形状が大きく変動するエッ
ジ、例えば鋸状エッジの場合、その変動に正確に追従で
きない。

【０００５】（２）平滑化のウィンドウを大きくした場
合、近接して並走する複数のエッジを分解できない。

【０００６】（３）画素毎の稜線方向の接続関係を見て
いないので、ノイズ除去が不十分な状況では、隣合った
画素同士の指し示すエッジ方向がまちまちになり、有効
に強調されない場合がある。

【０００７】（４）強調処理が１回しかなされず、結果
が不十分の場合がある。

【０００８】以上の問題点のため、従来は低Ｓ／Ｎの画
像においては、エッジは有効に強調されていなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のエッジ強調装置
は、入力画像切り替え手段と方向画像生成手段とエッジ
検出手段と画像合成手段と画像記憶・選択手段と繰り返
し制御手段とから構成されるエッジ強調装置において、
前記入力画像切り替え手段は、外部の画像入力装置に入
力された画像である原画像を前記方向画像生成手段に渡
し、該原画像を送った後は前記画像合成手段から来る強
調画像を、前記方向画像生成手段に渡し、前記方向画像
生成手段は、前記入力画像切り替え手段から与えられた
画像から、局所的なエッジの方向を示す方向画像を求
め、前記エッジ検出手段は、前記方向画像を基に、前記
画像入力手段から来る前記原画像に対してエッジと平行
な方向には平滑化、エッジと垂直な方向には微分を施し
たエッジ画像を求め、前記画像合成手段は、得られたエ
ッジ画像をあらかじめ設定した重みに応じて前記原画像
に足し合わせ、その結果を前記画像記憶・選択手段と前
記画像入力切り替え手段に送り、前記画像記憶・選択手
段は、前記画像合成手段により得られた強調画像を入力
し、それをあらかじめ設定した評価基準で評価し、その
得点が既に保持し評価した強調画像の得点より高い場合
は前記保持した強調画像を前記入力した強調画像に置き
換えて保持し、得点が低い場合は前記入力した強調画像
を消去すると供に前記繰り返し制御手段に繰り返し終了
制御信号を送ると供に保持している強調画像を外部の画
像表示装置に出力し、前記繰り返し制御手段は、前記画
像入力手段から画像が入力されるのに同期して、前記入
力画像切り替え手段、前記方向画像生成手段、前記エッ
ジ検出手段、前記画像合成手段、前記画像記憶・選択手
段に動作開始のための動作開始制御信号を送り、設定さ
れた繰り返し回数に到達するか、又は前記画像記憶・選
択手段から繰り返し終了制御信号が来たら、前記入力画
像切り替え手段、前記方向画像生成手段、前記エッジ検
出手段、前記画像合成手段に動作終了のための動作終了
制御信号を送ると供に前記画像表示手段に最終的に選択
された強調画像を出力することを特徴とする。

【００１０】又、本発明のエッジ強調装置は、前記方向
画像生成手段は、ウィンドウパラメーター設定部と基点
ウィンドウ設定部と候補ウィンドウ設定部と類似度計算
部と類似度保存・比較部と履歴画像記憶部と方向画像記
憶部と相関画像記憶部と基点ウィンドウ設定制御部とか
ら構成され、前記ウィンドウパラメーター設定部は、部
分画像を切り出す際に設定が必要なウィンドウの大きさ
及び形状とウィンドウ内の重みを決定し、前記基点ウィ
ンドウ設定部は、入力画像上に設定される基点となるウ
ィンドウの位置を決定し、ウィンドウで区切られた部分
画像とその部分画像の原画像における座標値を前記類似
度計算部に送り、前記候補ウィンドウ設定部は、前記基
点ウィンドウ設定部の設定を受けて、基点となるウィン
ドウの近傍で当該ウィンドウと類似度の高いウィンドウ
の候補を複数設定し、全ての候補ウィンドウについて、
ウィンドウで区切られた部分画像とその部分画像の原画
像における座標値を前記類似度計算部に送り、前記候補
ウィンドウ設定部で設定された候補ウィンドウの数だ
け、基点となるウィンドウと各候補ウィンドウとの間の
類似度の計算を繰り返し、計算結果と各ウィンドウの座
標値を前記類似度保存・比較部に渡し、前記類似度保存
・比較部は、前記類似度計算部によって得られた複数の
候補ウィンドウに対する類似度を入力し保存し、全も類
似度の高い候補ウィンドウの類似度を、相関画像内の基
点ウィンドウの座標にある他の基点ウィンドウに対する
過去の類似度の計算結果とを比較し、どちらの類似度が
高いかという事と基点ウィンドウの座標を前記基点ウィ
ンドウ設定制御部、前記履歴画像記憶部、前記方向画像
記憶部、前記相関画像記憶部、更に最も類似度の高い候
補ウィンドウの座標値を前記方向画像記憶部に渡し、類
似度を前記相関画像記憶部に渡し、前記履歴画像記憶部
は、履歴画像を生成し保持し、選ばれた候補ウィンドウ
に対する類似度の方が高かった場合にのみ、追跡済み指
標を履歴画像上の入力画像における基点ウィンドウと同
じ座標に書き込み、前記方向画像記憶部は、方向画像を
生成し保持し、選ばれた候補ウィンドウに対する類似度
の方が高かった場合にのみ、追跡の方向を基点ウィンド
ウの座標と、最も類似度の高い候補ウィンドウの座標か
ら計算し、その方向を方向画像上の入力画像における基
点ウィンドウと同じ座標に書き込み、出力制御信号が来
たら、方向画像を出力画像として出力し、前記相関画像
記憶部は、相関画像を生成し保持し、選ばれた候補ウィ
ンドウに対する類似度の方が高かった場合にのみ、その
類似度を前記類似度保存・比較部から受取り、相関画像
上の入力画像における基点ウィンドウと同じ座標に書き
込み、前記基点ウィンドウ設定制御部は、選ばれた候補
ウィンドウに対する類似度が過去に計算された類似度よ
りも高ければ、該候補ウィンドウを次の基点と決定し、
このウィンドウと類似度の高い候補の探索を繰り返し続
行させ、一方、選ばれた候補ウィンドウに対する類似度
の方が低ければ、前記履歴画像記憶部に保持されている
前記履歴画像で探索済み指標の立っていない座標点から
次なる基点を選択し、新たな追跡を開始させ、これを履
歴画像が探索済み指標で完全に埋まり、新たな基点を設
定出来なくなるまで続行させ、新たな基点ウィンドウが
設定出来なくなったら、出力制御信号を前記方向画像記
憶部に送ることを特徴とする。

【００１１】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１２】図１は第１の発明の一実施例を示す。図１
において、第１の発明の実施例はテレビカメラ等で構成
される外部の画像入力手段１００と、繰り返し制御手段
１０６より送られる信号に従って方向画像生成手段１０
２に送る画像を切り替える入力画像切り替え手段１０１
と、入力された画像の局所的なエッジの方向を検出し、
該方向を示す画像を生成する方向画像生成手段１０２
と、方向画像に基づいて原画像よりエッジを検出するエ
ッジ検出手段１０３と、検出されたエッジに基づいて原
画像のエッジ部分を強調する画像合成手段１０４と、強
調された画像を保存し、過去に生成された強調画像と比
較する画像記憶・比較手段１０５と、各手段を制御する
繰り返し制御手段１０６と、最終的に選択された最も好
ましく強調された画像を外部に表示するＣＲＴ等の画像
表示手段１０７とを有する。

【００１３】画像入力手段１００はカメラで入力された
画像をデジタル画像信号として画像入力切り替手段１０
１、エッジ検出手段１０３、画像合成手段１０４に送出
する。入力画像切り替手段１０１は繰り返し制御手段１
０６から繰り返し開始信号が来たら、まず最初は画像入
力手段１００より送られた画像信号列を方向画像生成手
段１０２に送出し、以後は画像合成手段１０４より送ら
れた強調画像を方向画像生成手段１０２に送出する切り
替えを行うものであり、繰り返し制御手段１０６より繰
り返し終了信号を受け取ったら方向画像生成手段１０２
への画像の送出を停止する。方向画像生成手段１０２は
例えば第２の発明の説明で詳しく述べる方法を用いるこ
とにより、図４（ａ）に示す様なエッジをもつ画像に対
して図４（ｂ）に示す様に、原画像の任意の座標におけ
るエッジの方向を例えばエッジと画像の垂直な方向との
成す角度と定義し該角度を、方向画像上前記座標と同じ
座標に記入する。前記方向画像生成手段は方向画像の生
成が終了した後、該方向画像をエッジ検出手段１０３に
送出する。前記エッジ検出手段１０３は前記方向画像を
基に原画像をエッジと平行な方向にも垂直な方向にも、
例えばｘを画素単位、σ＝３としたｅｘｐ（−ｘ²／２
σ²）というガウシアンの重みを付けた移動平均で平滑
化し、エッジと垂直な方向には例えば２次微分を行い、
以上操作を行ったエッジ画像の画像合成手段１０４に送
出する。画像合成手段１０４は前記エッジ画像と原画像
を例えば単純に足し合わせる事で強調画像を生成し、前
記入力手段１０１と画像記憶・選択手段１０５に送出す
る。該画像記憶・選択手段１０５は強調画像を保存し、
過去の強調画像と比較し、今処理して得た強調画像の方
がより強調されてる場合は該強調画像の方を保存し、過
去に処理した方の強調画像は消去する。ただし、強調の
処理があらかじめ設定した回数に達したならば、過去に
処理した方の強調画像は消去せず、該強調画像を画像表
示手段１０７に送出すると同時に、繰り返し制御手段１
０６に繰り返し終了信号を送出する。一方、過去に処理
した強調画像の方がより強調されているならば、該強調
画像を画像表示手段１０７に送出すると同時に、今処理
して得た強調画像は消去し、繰り返し制御手段１０６に
繰り返し終了信号を送出する。該繰り返し制御手段１０
６は処理の一番最初に繰り返し開始信号を各手段に送出
し、前記画像記憶・選択手段１０５より繰り返し終了信
号を受け取ったならば該繰り返し終了信号を各手段に送
出し、画像表示手段１０７は受け取った強調画像を表示
する。

【００１４】図２は第２の発明の一実施例を示すので、
図１に示す第１の発明における方向画像生成手段１０２
に相当する。図２において、第２の発明の実施例は入力
画像２００上において部分画像を切り出すウィンドウの
大きさと形状を設定するウィンドウパラメータ設定手段
２０１と、該ウィンドウパラメータに従って前記入力画
像上に基点ウィンドウを設定し、該ウィンドウ内の画像
を切り出し基点ウィンドウ部分画像として保持する基点
ウィンドウ設定手段２０２と、基点ウィンドウの近傍に
前記ウィンドウパラメータに従って複数の候補ウィンド
ウを設定し、該ウィンドウ内の画像を切りだし候補ウィ
ンドウ部分画像群として保持する候補ウィンドウ設定手
段２０３と、各候補ウィンドウ部分画像群と前記基点ウ
ィンドウとの間で類似度を計算する類似度計算手段２０
４と、最も類似度の高い候補ウィンドウを選択する類似
度保存・比較手段２０５と、最も類似度の高い候補ウィ
ンドウを新しい基点ウィンドウとする基点ウィンドウ設
定制御手段２０６と、類似度の計算が終了しているかど
うかをチェックするための履歴画像を生成し保存する履
歴画像記憶手段２０７と、前記最も類似度の高い候補ウ
ィンドウの類似度を該候補ウィンドウの座標に記入した
相関画像を生成し保存する相関画像記憶手段２０９と、
入力画像上の局所的なエッジの方向を示す方向画像を生
成し保存し全入力画像につき局所的なエッジの方向が求
まったら方向画像を出力画像２１０として出力する方向
画像記憶手段２０８とを有する。

【００１５】図２においてウィンドウパラメータ設定手
段２０１は、例えばコンピュータの記憶装置上に置か
れ、ウィンドウの大きさと形状、例えば縦４画素横１６
画素の長方形である事が記述されているファイルを読み
込む事によりウィンドウパラメータを決定する。基点ウ
ィンドウ設定手段２０２は図５（ａ）に示す様なエッジ
を持つ入力画像に対して、図５（ｂ）に示す様に基点ウ
ィンドウ設定制御手段２０６により指示された座標に、
前記ウィンドウパラメータ設定手段２０１で決定された
大きさ・形状の基点ウィンドウを設定し、該基点ウィン
ドウ内の画像を基点ウィンドウ部分画像として切り出し
保存する。候補ウィンドウ設定手段２０３は図５（ｃ）
に示す様に基点ウィンドウの近傍、例えば基点ウィンド
ウの中心座標の４画素下方で基点ウィンドウの中心座標
の左側２４画素から右側２４画素内に８画素おきに候補
ウィンドウを５個設定し、該ウィンドウ内の画像を候補
ウィンドウ部分画像群として切り出し保存する。類似度
計算手段２０４は例えば基点ウィンドウ部分画像を左か
ら右、上から下へとラスタースキャンして、部分画像の
画素値を１次元に並べ、それをベクトルＡとし、候補ウ
ィンドウも同様にラスタースキャンし、それをベクトル
Ｂとした時、例えばＡ・Ｂ／｜Ａ｜｜Ｂ｜を類似度とし
て、該類似度を前記各候補ウィンドウ部分画像と前記基
点ウィンドウ部分画像とで計算する。類似度保存・比較
手段２０５は前記類似度計算手段２０４で得られた全類
似度を保存し、その中から最も高い値を示す類似度を選
び出し、その類似度を与えた候補ウィンドウを次期基点
ウィンドウ候補として、相関画像記憶手段２０９に保持
されている相関画像において、該次期基点ウィンドウ候
補の中心座標に、該次期基点ウィンドウ候補と別の基点
ウィンドウとの間で過去に計算された、類似度が存在す
るならば、該過去の類似度と現在計算された類似とでそ
の値を比較し、過去の類似度の方が大きければ基点ウィ
ンドウ更新信号を基点ウィンドウ設定制御手段２０６に
送出し、一方現在の類似度の方が大きければ、現在の類
似度と次期基点ウィンドウ候補の座標を相関画像記憶手
段２０９に送出し、更に次期基点ウィンドウ候補の座標
と前記基点ウィンドウの座標を方向画像記憶手段２０８
に送出し、次期基点ウィンドウ候補の座標を履歴画像記
憶手段２０７と基点ウィンドウ設定制御手段２０６に送
出する。基点ウィンドウ設定制御手段２０６は基点ウィ
ンドウ更新信号を受け取ったら履歴画像記憶手段２０７
に保持される履歴画像において、探索済み指標が記入さ
れていない座標に中心の座標が来る様に基点ウィンドウ
の座標を確定し、該座標を前記基点ウィンドウ設定手段
２０２に送出し、前記履歴画像において全画素に探索済
み指標が記入されているならば、処理終了信号を方向画
像記憶手段２０８に送出し、次期基点ウィンドウ候補の
座標を受け取ったならば該座標を次期の基点ウィンドウ
の座標と確定し、該座標を前記基点ウィンドウ設定手段
２０２に送出する。履歴画像記憶手段２０７は履歴画像
を生成、保持し、次期基点ウィンドウ候補の座標を受け
取ったならば履歴画像上の該座標に探索済み終了指標を
記入する。相関画像記憶手段２０９は相関画像を生成、
保持し、次期基点ウィンドウ候補の座標と現在の類似度
とを受け取ったらなば、相関画像上の該座標に該類似度
を記入する。方向画像記憶手段２０８は方向画像を生成
し、保持し、前記基点ウィンドウの座標と前記次期基点
ウィンドウ候補の座標を受け取ったならば、前記方向画
像上、両座標間を直線で結び、該直線と前記方向画像の
垂直方向との成す角度を計算し、該角度を前記方向画像
上、前記次期基点ウィンドウ候補の座標に記入し、処理
終了信号を受け取ったならば、該方向画像を出力画像２
１０として出力する。

【００１６】図３は第１の発明の一実施例を示す図１に
おける画像記憶・選択手段１０５の一実施例を示す。図
３において画像記憶・選択手段は入力画像３００を２値
化しエッジ候補断片群を検出する画像２値化手段３０１
と、各エッジ候補断片にラベルを貼るラベリング手段３
０２と、位置情報を基にエッジ候補断片を接続してエッ
ジ候補を形成するエッジ候補接続手段３０３と、エッジ
候補の内基準に満たない候補を消去するエッジ確定手段
３０４と、今得られたエッジ画像からある基準に基づい
て得点を計算し、過去に得られたエッジ画像の得点と比
較し、その結果を強調画像記憶手段３０６に送出し、そ
の結果に従って繰り返し制御に関する信号を発信する得
点算出・比較手段３０５と、強調画像とその得点を保持
し、前記得点算出・比較手段３０５で行った得点の比較
に従って強調画像を出力画像３０７として出力する強調
画像記憶手段３０６から構成される。

【００１７】図３において画像２値化手段３０１は、入
力画像３００を例えば画像データにおける各画素の輝度
の最大値をｍａｘ、最小値をｍｉｎとした場合、（ｍａ
ｘ−ｍｉｎ）×０．１をしきい値として、該しきい値よ
り輝度の高いものは１、低いものは０という様に２値化
する。ラベリング手段３０２は２値化された画像におい
て、エッジ候補部分と呼ばれる、１という値を与えられ
た全ての画素、に各々別の数値を与えるという具合にラ
ベルを貼る。エッジ候補接続手段３０３は例えば画像上
水平軸方向にプラスマイナス１ピクセル以内、画像上垂
直軸方向には１ピクセル以内の近傍にある２つのエッジ
候補部分は１つのエッジを成すと見なし、２つのエッジ
候補部分のラベルを貼替え、エッジ候補部分を接続して
いき、エッジ候補を形成せしめる。エッジ確定手段３０
４は各エッジ候補の長さを計測し、例えば８０画素をし
きい値とし、該しきい値より短いエッジ候補はノイズと
みなして消去し、長いエッジ候補はエッジとみなしてエ
ッジと確定する。得点算出・比較手段３０５は前記エッ
ジ確定手段により得られたエッジ画像において、例えば
検出された全エッジの長さを合計し、その結果を得点と
し、強調画像記憶手段３０６に保存されている過去の得
点と比較し、今得られた得点の方が高ければ強調画像更
新信号を前記強調画像記憶手段３０６に送出し、低けれ
ば繰り返し終了信号を前記強調画像記憶手段３０６と繰
り返し制御手段１０６に送出する。強調画像記憶手段３
０６は強調画像更新信号を受け取った場合には過去に記
憶された入力画像を消去し、新しく入力された入力画像
を記憶し、繰り返し終了信号を受け取った場合には現在
記憶されている入力画像を出力画像３０７として出力す
る。

【００１８】

【発明の効果】

（１）１回の平滑化処理だけではノイズ除去が不十分な
ため、得られる局所的なエッジ方向の真のエッジ方向と
の不一致が非常に大きく、エッジが有効に強調されない
可能性がある場合でも、繰り返し処理をすることによ
り、平滑化の度合が大きくなり、該不一致を小さくする
ことが出来る。しかし、繰り返し回数を多くすると平滑
化過多になり、エッジの形状の細かい構造が失われるだ
けでなく、Ｓ／Ｎが低く、長さの短いエッジはノイズに
埋もれてしまい検出出来なくなる。第１の発明では強調
処理を繰り返し、例えば前記画像記憶・選択手段１０５
の実施例で説明した基準で強調画像を選ぶ事が出来る様
にする事により、その基準の下で最も好ましく強調され
ている画像が出力される様になる効果がある。

【００１９】（２）画像の局所的な輝度曲面の勾配を計
算して局所的なエッジの方向を求める場合は、ノイズ過
多の場合図６（ａ）で示す様なエッジを持つ画像に対し
て、例えば図６（ｂ）の様に隣接する画素でエッジの方
向が全く違うという事が起こる場合があり、エッジが有
効に強調されなかった。本発明ではエッジは連続してい
るという条件が入っているため、エッジの方向が図６
（ｃ）で示す様に得られ、隣接した画素間でエッジの方
向が大きく異ならない効果がある。

【００２０】（３）エッジの方向を見つけるとき、類似
度を計算してエッジの断面の形状を見て、２点間を接続
しているので、例えばＡ，Ｂ２つのエッジが交差してい
る図７（ａ）の場合、図７（ｂ）の様に交差の前後で接
続すべきエッジを取り違えたり、図７（ｃ）の様に交差
した点でＡが途切れていると誤った判断をしたりし難く
なる効果がある。

【００２１】（４）図８（ａ）に示す様な上下に続くサ
イン波状エッジの場合、輝度曲面の勾配によりエッジの
方向を求める方法では、精度を上げるために平滑化のウ
ィンドウを図８（ｂ）におけるＡの様に大きく取るとエ
ッジの構造が失われ、一方、エッジの構造を保つためＢ
の様に横長にすると、勾配の縦方向成分の精度が低くな
る欠点があるが、本発明では類似度の精度はウィンドウ
の面積のみに依存しその形状は問わないため、図８
（ｃ）におけるＣ，Ｄの様にウィンドウを横長にするこ
とによりエッジの構造を失わずに精度を上げることが出
来る。

【００２２】（５）図９（ａ）に示す様に複数のエッジ
が近接して上下方向に並走する場合、輝度曲面の勾配に
よりエッジの方向を求める方法では、精度を上げるため
に平滑化のウィンドウを図９（ｂ）におけるＡの様に大
きく取ると３本のエッジが分解されず、空間分解能を保
つためＢの様に縦長にすると、勾配の横方向成分の精度
が低くなるが、本発明では、図９（ｃ）におけるＣ，Ｄ
の様にウィンドウを縦長にすることによりエッジの構造
を失わずに精度を上げることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】第２の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図３】上記の発明における画像記憶・選択手段の一実
施例である。

【図４】上記の発明におけるエッジ画像、方向画像の具
体例を示す図である。

【図５】上記の発明における入力画像及び、ウィンドウ
の設定の例を示す図である。

【図６】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【図７】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【図８】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【図９】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００画像入力手段１０１入力画像切り替え手段１０２方向画像生成手段１０３エッジ検出手段１０４画像合成手段１０５画像記憶・選択手段１０６繰り返し制御手段１０７画像表示手段２００入力画像２０１ウィンドウパラメータ設定手段２０２基点ウィンドウ設定手段２０３候補ウィンドウ設定手段２０４類似度計算手段２０５類似度保存・比較手段２０６基点ウィンドウ設定制御手段２０７履歴画像記憶手段２０８方向画像記憶手段２０９相関画像記憶手段２１０出力画像３００入力画像３０１画像２値化手段３０２ラベリング手段３０３エッジ候補接続手段３０４エッジ確定手段３０５得点算出・比較手段３０６強調画像記憶手段３０７出力画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 7459−5ＬＧ０６Ｆ 15/70 ３３５Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像切り替え手段と方向画像生成手
段とエッジ検出手段と画像合成手段と画像記憶・選択手
段と繰り返し制御手段とから構成されるエッジ強調装置
において、前記入力画像切り替え手段は、外部の画像入
力装置に入力された画像である原画像を前記方向画像生
成手段に渡し、該原画像を送った後は前記画像合成手段
から来る強調画像を、前記方向画像生成手段に渡し、前記方向画像生成手段は、前記入力画像切り替え手段か
ら与えられた画像から、局所的なエッジの方向を示す方
向画像を求め、前記エッジ検出手段は、前記方向画像を基に、前記画像
入力手段から来る前記原画像に対してエッジと平行な方
向には平滑化、エッジと垂直な方向には微分を施したエ
ッジ画像を求め、前記画像合成手段は、得られたエッジ画像をあらかじめ
設定した重みに応じて前記原画像に足し合わせ、その結
果を前記画像記憶・選択手段と前記画像入力切り替え手
段に送り、前記画像記憶・選択手段は、前記画像合成手段により得
られた強調画像を入力し、それをあらかじめ設定した評
価基準で評価し、その得点が既に保持し評価した強調画
像の得点より高い場合は前記保持した強調画像を前記入
力した強調画像に置き換えて保持し、得点が低い場合は
前記入力した強調画像を消去すると供に前記繰り返し制
御手段に繰り返し終了制御信号を送ると供に保持してい
る強調画像を外部の画像表示装置に出力し、前記繰り返し制御手段は、前記画像入力手段から画像が
入力されるのに同期して、前記入力画像切り替え手段、
前記方向画像生成手段、前記エッジ検出手段、前記画像
合成手段、前記画像記憶・選択手段に動作開始のための
動作開始制御信号を送り、設定された繰り返し回数に到
達するか、又は前記画像記憶・選択手段から繰り返し終
了制御信号が来たら、前記入力画像切り替え手段、前記
方向画像生成手段、前記エッジ検出手段、前記画像合成
手段に動作終了のための動作終了制御信号を送ると供に
前記画像表示手段に最終的に選択された強調画像を出力
することを特徴とするエッジ強調装置。
【請求項２】前記方向画像生成手段は、ウィンドウパ
ラメーター設定部と基点ウィンドウ設定部と候補ウィン
ドウ設定部と類似度計算部と類似度保存・比較部と履歴
画像記憶部と方向画像記憶部と相関画像記憶部と基点ウ
ィンドウ設定制御部とから構成され、前記ウィンドウパラメーター設定部は、部分画像を切り
出す際に設定が必要なウィンドウの大きさ及び形状とウ
ィンドウ内の重みを決定し、前記基点ウィンドウ設定部は、入力画像上に設定される
基点となるウィンドウの位置を決定し、ウィンドウで区
切られた部分画像とその部分画像の原画像における座標
値を前記類似度計算部に送り、前記候補ウィンドウ設定部は、前記基点ウィンドウ設定
部の設定を受けて、基点となるウィンドウの近傍で当該
ウィンドウと類似度の高いウィンドウの候補を複数設定
し、全ての候補ウィンドウについて、ウィンドウで区切
られた部分画像とその部分画像の原画像における座標値
を前記類似度計算部に送り、前記候補ウィンドウ設定部
で設定された候補ウィンドウの数だけ、基点となるウィ
ンドウと各候補ウィンドウとの間の類似度の計算を繰り
返し、計算結果と各ウィンドウの座標値を前記類似度保
存・比較部に渡し、前記類似度保存・比較部は、前記類似度計算部によって
得られた複数の候補ウィンドウに対する類似度を入力し
保存し、全も類似度の高い候補ウィンドウの類似度を、
相関画像内の基点ウィンドウの座標にある他の基点ウィ
ンドウに対する過去の類似度の計算結果とを比較し、ど
ちらの類似度が高いかという事と基点ウィンドウの座標
を前記基点ウィンドウ設定制御部、前記履歴画像記憶
部、前記方向画像記憶部、前記相関画像記憶部、更に最
も類似度の高い候補ウィンドウの座標値を前記方向画像
記憶部に渡し、類似度を前記相関画像記憶部に渡し、前記履歴画像記憶部は、履歴画像を生成し保持し、選ば
れた候補ウィンドウに対する類似度の方が高かった場合
にのみ、追跡済み指標を履歴画像上の入力画像における
基点ウィンドウと同じ座標に書き込み、前記方向画像記憶部は、方向画像を生成し保持し、選ば
れた候補ウィンドウに対する類似度の方が高かった場合
にのみ、追跡の方向を基点ウィンドウの座標と、最も類
似度の高い候補ウィンドウの座標から計算し、その方向
を方向画像上の入力画像における基点ウィンドウと同じ
座標に書き込み、出力制御信号が来たら、方向画像を出
力画像として出力し、前記相関画像記憶部は、相関画像を生成し保持し、選ば
れた候補ウィンドウに対する類似度の方が高かった場合
にのみ、その類似度を前記類似度保存・比較部から受取
り、相関画像上の入力画像における基点ウィンドウと同
じ座標に書き込み、前記基点ウィンドウ設定制御部は、選ばれた候補ウィン
ドウに対する類似度が過去に計算された類似度よりも高
ければ、該候補ウィンドウを次の基点と決定し、このウ
ィンドウと類似度の高い候補の探索を繰り返し続行さ
せ、一方、選ばれた候補ウィンドウに対する類似度の方
が低ければ、前記履歴画像記憶部に保持されている前記
履歴画像で探索済み指標の立っていない座標点から次な
る基点を選択し、新たな追跡を開始させ、これを履歴画
像が探索済み指標で完全に埋まり、新たな基点を設定出
来なくなるまで続行させ、新たな基点ウィンドウが設定
出来なくなったら、出力制御信号を前記方向画像記憶部
に送ることを特徴とする請求項１記載のエッジ強調装
置。