JPH0773313A

JPH0773313A - 画像分割方法、及び装置

Info

Publication number: JPH0773313A
Application number: JP4169055A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kawakami; 肇川上
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JP2576336B2

Abstract

(57)【要約】【目的】撮像条件が激しく変動する屋外での自動監視
装置などで、撮像された色彩画像から見えている対象物
を検出するため、色彩画像を領域分割する。【構成】本画像分割手段は、統合すべきカラー形状の
色と形状に関する情報を記憶するカラー形状辞書記憶手
段４と、色彩画像記憶手段２が記憶するカラー画像を過
分割して合成された過分割領域群の記述を出力する過分
割手段３と、カラー形状辞書記憶手段４を参照してこの
過分割領域群を統合することにより合成された目的対象
の領域を出力するカラー形状統合手段５からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば屋外で撮影され
たカラー画像を解析して、見えている物体、図形、及び
記号を検出するとき必要となる画像分割技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば色彩画像を領域分割する従来の技
術として、文献［白井良明（著）：コンピュータビジョ
ン、（株）昭晃堂、ｐｐ．１１５−１１７、昭和５５年
４月３０日初版１刷］に記載された特徴空間を利用した
手法がある。

【０００３】例えば各面を異なる色で彩色した立方体を
撮像した、色彩画像１００を図４（Ａ）に例示する。こ
の色彩画像１００を領域分割するのに、上記従来技術で
は、第１段階として色彩画像１００をＲ，Ｇ，Ｂ三原色
を表す三つの画像Ｒ（ｘ，ｙ），Ｇ（ｘ，ｙ），Ｂ（ｘ，ｙ）（１）で表す。第２段落として色彩画像１００から明るさ画像
Ｌ（ｘ，ｙ）、色相画像Ｈ（ｘ，ｙ），彩度画像Ｓ
（ｘ，Ｙ），及びＹ，Ｉ，Ｑを値とする各画像Ｙ（ｘ，
ｙ），Ｉ（ｘ，ｙ），Ｑ（ｘ，ｙ）を合成する。第３段
階として上記九個の画像Ｒ（ｘ，ｙ），Ｇ（ｘ，ｙ），
Ｂ（ｘ，ｙ），Ｌ（ｘ，ｙ），Ｈ（ｘ，ｙ），Ｓ（ｘ，
ｙ），Ｙ（ｘ，ｙ），Ｉ（ｘ，ｙ）及びＱ（ｘ，ｙ）の
それぞれについて画素の数のヒストグラム１０１を合成
する。この段階で、例えばＢ（ｘ，ｙ）に対するヒスト
グラムとして図４（Ｂ）に例示するヒストグラム１０１
が合成されている。第４段階として、合成された九個の
ヒストグラムのうち、例えば最も鋭いピークを持つヒス
トグラムとして前記ヒストグラム１０１を選び、このヒ
ストグラム１０１のピークを含む画素値の区間ｐ＝［ａ，ｂ］（２）を求める。第５段階として、各画素位置（ｘ，ｙ）を以
下の基準で二つの部分画像Ａ１とＡ２に分割する。

【０００４】

【数１】

【０００５】第６段階として上記部分画像Ａ１とＡ２の
それぞれについて再び九個のヒストグラムを合成し、上
述した手順と同様にして部分画像に分割する。第７段階
として、上述した処理を合成されたヒストグラムに鋭い
ピークが現れなくなるまでくり返して処理を終了してい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では式（３）に示す様に、画素値に基づき画素単位
で領域分割している。従って、屋外で撮像された画像
等、雑音を含む画像の分割に適用した場合、画素単位で
領域分割に誤りが生じ、その結果、例えば図４（Ｃ）に
例示する様、明るさや色相がゆるやかに変化する部分で
細かい孤立領域が生じてしまうことがある。さらにヒス
トグラムに対するピークの有無判定基準を適切に設定す
るのは困難であった。

【０００７】本発明の目的は、屋外など雑音源の多い環
境で撮像された画像でも正しく分割できる領域分割方
法、及び装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像分割方法
は、色彩画像を領域分割するのに、本来色が同じ領域と
して統合されるべき過分割領域群の色と形状に関する条
件を記述したカラー形状辞書を参照して、入力色彩画像
を過分割した領域群を統合することを特徴とする。

【０００９】本発明の画像分割装置は、フルカラー画像
を記憶する色彩画像記憶手段と、前記色彩画像記憶手段
が記憶する色彩画像を過分割した記述を過分割領域記憶
手段に記憶する過分割手段と、本来色が同じ領域として
統合されるべき過分割領域群の色と形状に関する条件を
記憶するカラー形状辞書記憶手段と、前記過分割領域記
憶手段が記憶する過分割領域群のうち、前記カラー形状
辞書記憶手段が記憶する条件を満たす過分割領域を統合
するカラー形状統合手段を具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の原理は、入力色彩画像を過分割するこ
とにより局所的な統計的雑音を除去した後、統合すべき
過分割領域の色と形状に関する条件を記述したカラー形
状辞書を参照することにより、上記過分割領域を統合す
るものである。

【００１１】即ち第１段階として例えば特開平３−１４
０７７号公報「パターン認識方法及び装置」に記載され
ているパターン認識技術を用いて例えば各面が同一色で
塗りつぶされた立方体の色彩画像１００を過分割する。
この段階で、入力画像の局所的に色差の少ない画素は過
分割領域として統合され、その過分割領域内での平均色
を注目過分割領域の色とする。第２段階として、色彩画
像１００に写っている立方体の各面に含まれる過分割領
域群の色と形状に関する特徴を抽出する。このとき、各
面の位置は例えばユーザが画面上で指示することで入力
できる。第３段階として上記特徴抽出を、様々に照明条
件を変化させた撮像条件で複数個の色で塗りつぶされた
立方体を写した色彩画像に適用し、各色毎に求まった色
と形状に関する特徴を学習することによりカラー形状辞
書を合成する。

【００１２】ここに、カラー形状辞書の中でｉ番目のカ
ラー形状は例えば下記色と形状に関する情報を複合した
特徴量に対する上限と下限を示すパラメータ群で記述さ
れる

【００１３】。

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】第４段階として色彩画像を入力し、前記第
１段階と同様の手段によりメカ画像を過分割する。第５
段階として新たに合成された過分割領域のそれぞれの均
等色空間における色（Ｌ^*，ｕ^*，ｖ^*）に対して、カ
ラー形状辞書の中から例えばマハラノビス距離

【００１６】

【数４】

【００１７】が最小となるｉ番目のカラー形状の記述を
引き出し、引き出された色を注目過分割領域の色とす
る。第６段階として、過分割領域群のうち、面積が閾値
以上の過分割領域の平均色度は信頼度が高いと判断し、
この過分割領域に関する式（５）に示す特徴量が引き出
されたカラー形状の記述に含まれていれば注目過分割領
域をｉ番目のカラー形状の核とする。第７段階として例
えば図３（Ａ）に例示する核となる過分割領域３０に隣
接する細かい過分割領域は、雑音等での影響で算出され
た平均色度の信頼度が低いと判断し、色度に関する差が
大きい場合にも大きくならない様面積で重みづけられた
式（４）に示す特徴量が引き出されたカラー形状の記述
に含まれていれば例えば同図（Ｂ）に例示する注目過分
割領域３１を核となる過分割領域３０に統合する。第８
段階として以上の統合をすべての核となる過分割領域に
対して行うことにより核を拡張させ、その過程で隣接し
た核が互いに同じ色であればそれらの核をさらに統合す
る処理を続けることで入力画像は複数個の色領域として
領域分割される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１９】図１は、屋外で色彩画像として撮像された
道路標識画像を領域分割して、道路標識部分を検出する
本発明の領域分割方法を実施する装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【００２０】この領域分割装置は、画像入力手段１と、
色彩画像記憶手段２と、過分割手段３と、過分割領域記
憶手段８と、カラー形状辞書記憶手段４と、カラー形状
統合手段５と、表示手段６と制御手段７とを備えてい
る。

【００２１】制御手段７はメモリとＣＰＵで構成でき、
画像入力手段１はカラーＣＣＤカメラで構成でき、色彩
画像記憶手段２とカラー形状辞書記憶手段４はメモリで
構成でき、表示手段６はＣＲＴとメモリと現在表示技術
で構成できる。

【００２２】カラー形状辞書記憶手段４は赤色と青色の
それぞれに対する平均色

【００２３】

【数５】

【００２４】及び式（４）と（５）に示した特徴量の上
限と下限を記憶している。

【００２５】次に本実施例の動作を説明する。

【００２６】動作は、例えば制御手段７が画像入力手段
１を起動して始まる。起動された画像入力手段１は見え
ている情景画像をＲＧＢ空間における色彩画像Ｒ（ｘ，ｙ），Ｇ（ｘ，ｙ），Ｂ（ｘ，ｙ）（７）として色彩画像記憶手段２に記憶して処理を終了する。

【００２７】画像入力手段１が処理を終了すると制御手
段７は過分割手段３を起動する。起動された過分割手段
３は、第１段階として例えば次式により色彩画像を均等
色空間に変更する。

【００２８】

【数６】

【００２９】第２段階としてＬ^*（ｘ，ｙ），ｕ
^*（ｘ，ｙ），ｖ^*（ｘ，ｙ）の分布を１つのクラスタ
と考え、このクラスタに関する

【００３０】

【数７】

【００３１】の最大固有値に対する

【００３２】

【数８】

【００３３】を求め、各画素を

【００３４】

【数９】

【００３５】に投影してヒストグラムｈをつくる。第３
段階としてヒストグラムｈを例えば判別分析の手法で２
つのクラスタに分割する。第４段階として２つのクラス
タのそれぞれに属する画素値から算出される平均色の色
差が予め反えられた閾値より大きいとき、それぞれのク
ラスタに関して以上の処理をくり返し、そうでないとき
２つのクラスタはさらに分割しない。第４段階として以
上で生成されているクラスタ群のうち、平均色の明るさ
が最も明るいクラスタのＲＧＢ空間における平均

【００３６】色

【数１０】

【００３７】を光源色として求める。第５段階としてこ
の光原色から求まる

【００３８】

【数１１】

【００３９】を（８）式に適用して正規化された入力画
像を作用の第１段階で説明した手順と同様にして過分割
した領域の過分割領域記憶手段８に記憶して処理を終了
する。

【００４０】過分割手段３が処理を終了すると制御手段
７はカラー形状統合手段５を起動する。起動されたカラ
ー形状統合手段５は、第１段階として過分割領域記憶手
段８が記憶する過分割領域群に群のうち、作用の第５段
階から第８段階で説明した手順と同様にして赤色として
識別される過分割領域群を引き出す。

【００４１】第２段落として引き出された過分割領域群
の位置を１でぬりつぶした図２（Ａ）に例示する赤色領
域画像１０を合成する。第３段階として過分割領域群１
２のうち赤色領域画像１０に含まれている各孤立領域の
輪郭に囲まれた領域内に含まれる過分割領域に関して、
細かい紋様や文字が抽出される様、式（４）と式（５）
に示す特徴量が作用の第５段階と同様の手順により引き
出された赤色、或いは青色のカラー形状の記述に含まれ
ているかどうかを調べ、もし赤色のカラー形状の記述に
含まれていれば赤色領域画像１０の注目過分割領域の位
置を１でぬりつぶし、もし青色のカラー形状の記述に含
まれていれば青色領域画像１１の注目過分割領域の位置
を１でぬりつぶすという処理をくり返し、同図（Ｂ）に
例示する赤色領域画像１０と同図（Ｃ）に例示する青色
領域画像１１を合成して処理を終了する。

【００４２】カラー形状統合手段５が処理を終了する
と、制御手段７は表示手段６を起動する。起動された表
示手段６は、赤色領域画像１０を赤色、青色領域画像１
１を青色でそれぞれぬりつぶしたカラー画像を表示し、
以上ですべての処理を終了する。

【００４３】

【発明の効果】以上で説明した本発明によれば、陰影の
影響が変化する屋外で撮像された画像を正しく領域分割
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の領域分割装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明の実施例を説明するための図である。

【図３】本発明の原理を説明するための図である。

【図４】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

２色彩画像記憶手段３過分割手段４カラー形状辞書記憶手段５カラー形状統合手段８過分割領域記憶手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】色彩画像を領域分割するのに、本来色が
同じ領域として統合されるべき過分割領域群の色と形状
に関する条件を記述したカラー形状辞書を参照して、入
力色彩画像を過分割した領域群を統合することを特徴と
した画像分割方法。
【請求項２】フルカラー画像を記憶する色彩画像記憶
手段と、前記色彩画像記憶手段が記憶する色彩画像を過
分割した記述を過分割領域記憶手段に記憶する過分割手
段と、本来色が同じ領域とし統合されるべき過分割領域
群の色と形状に関する条件を記憶するカラー形状辞書記
憶手段と、前記過分割領域記憶手段が記憶する過分割領
域群のうち、前記カラー形状辞書記憶手段が記憶する条
件を満たす過分割領域を統合するカラー形状統合手段を
具備することを特徴とする画像分割装置。