JPH077444B2

JPH077444B2 - 三次元画像の連結成分抽出装置

Info

Publication number: JPH077444B2
Application number: JP61207196A
Authority: JP
Inventors: 一重高橋; 順夫澤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-03
Filing date: 1986-09-03
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: US4991224A; JPS6362074A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、三次元空間に存在する複数の物体の分離や物
体数の計数等を行う際の三次元画像の連結成分抽出装置
に関する。

（従来の技術）工業計測や医学の分野においては、三次元物体中の異物
を検出したり、異物の数を計数する必要性がしばしば生
じる。三次元の異物を分離するには、三次元画像の連結
成分の抽出技術が必要である。このような技術として従
来は、例えば「三次元デジタル空間における図形の連続
性とオイラー数」（4.連結成分のラベル付け）（電子通
信学会論文誌、'82/1,Vol,J65−D,NO.5,米倉）等が発表
されている。

しかしながら、これは二次元のラベリング処理を単に三
次元に拡張したものにすぎず、三次元の画像データ量の
多さや計算量の多さを考慮すると、とても実用に耐える
ものではないという難点があった。特に、Ｘ線やMRI（M
agnetic Resonance Imaging）−CTスキャナー等の医学
の分野では、多数の断層像を得て、これら断層像から作
られた三次元画像に適した方法で連結成分を抽出するこ
とが望まれ、また工業計測の分野では簡易な処理によっ
て、実用に耐え得る装置の実現が望まれるところであっ
た。

（発明が解決しようとする問題点）このように、従来の三次元画像の連結成分抽出装置で
は、膨大な計算量を必要とし、簡易で実用的な三次元連
結成分抽出を行うことができないという問題があった。

本発明はこのような問題に基づきなされたもので、扱う
データ量、計算量共に従来に比べて大幅に削減でき、高
速かつ精度良く連結成分を抽出できる三次元画像の連結
成分抽出装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、三次元物体を示す三次元画像を複数の二次元
二値化画像に分割して入力する二次元画像入力部と、こ
の二次元画像入力部で入力された各二次元二値化画像に
対して二次元連結成分を抽出してラベリング処理を施す
二次元画像ラベリング処理部と、この二次元画像ラベリ
ング処理部で得られた各ラベリング領域毎に代表点を抽
出する二次元画像代表点抽出部と、この二次元画像代表
点抽出部で抽出された代表点の隣接する二次元画像間の
連結を検出して代表点の連結成分を抽出する代表点連結
検出部と、この代表点連結検出部て抽出された代表点の
連結成分を内包する三次元連結成分に対してラベリング
処理を施す三次元画像ラベリング処理部とを具備したこ
とを特徴としている。

（作用）滑らかに延びる三次元物体を複数の平行な二次元平面で
スライスした場合、各二次元平面に現れる断層像の代表
点位置（重心位置、中心位置等）も各二次元平面間で滑
らかに連結する。そこで、本発明では、まず二次元画像
入力部によって三次元物体をスライスして複数の二次元
画像を得、ラベリング処理によって各二次元画像の連結
成分が求められる。二次元連結成分が求まると、代表点
抽出部は各二次元連結成分の代表点を求める。そして、
得られた代表点の二次元画像間の連結が検出されたな
ら、その代表点を含む全ての二次元連結成分を三次元連
結成分として抽出する。従って、三次元物体が連続して
いない場合には代表点も連続しないので、これらを分離
することができる。

（実施例）以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説
明する。

第１図は本実施例に係る三次元画像の連結処理装置の構
成を示す図である。

二次元画像入力部11は、入力された三次元画像データを
平行な複数の二次元画像に分割し、これら二次元画像を
二値化する。得られた二値化二次元画像は二次元画像ラ
ベリング処理部12に与えられている。

二次元ラベリング処理部13は、入力された二次元二値化
画像に公知の二次元ラベリング処理を施し、二次元画像
の連結成分に同一のラベルを付与する。ここで得られた
二次元連結成分は、二次元画像代表点抽出部13に導入さ
れている。

二次元画像代表点抽出部13は、入力された二次元連結成
分から、各二次元連結成分毎の代表点（重点）位置を検
出し、これらの代表点位置の二次元座標を二次元画像の
番号と対応させて記憶するものである。代表点位置の座
標は、代表点連結検出部14に与えられている。

代表点連結検出部14は、隣接する二次元画像の代表点位
置が近接しているかどうかを見ながら代表点の連結を検
出して行く。そして、連結関係にある代表点列を記憶す
る。この代表点列は三次元画像ラベリング処理部15に与
えられている。

三次元画像ラベリング処理部15は、上記代表点列を構成
する各代表点を含む各二次元連結成分に同一のラベルを
付与して三次元連結成分を抽出するものである。

このように構成された三次元画像の連結成分抽出装置に
おいて、いま第２図（ａ）示すような三次元画像が入力
されたとする。ここに示されるような異物20,21,22の三
次元画像は、例えば工業計測や医学の分野においてＸ
線、超音波、MRI−CTなどを用いて得ることができる。
二次元画像入力部11は、この三次元画像を第２図（ｂ）
に示すようにｚ方向に複数分割し、ｎ枚の二次元画像v
1,v2,v3,…,vnに分解する。もし、三次元画像が複数の
断層像として得られている場合には、これら断層像を直
接二次元画像v1〜vnとして使用できる。これら二次元画
像v1〜vnは、二値化される。

次に、二次元画像ラベリング処理部12では、各二次元画
像v1〜vnに対して以下のようなラベリング処理を施す。
即ち、まず各二次元画像はラスタスキャンされ、例えば
着目画素と、これより１つ前の画素と、着目画素の真上
の画素と、この画素の１つ前の画素の計４つの画素がレ
ジスタにそれぞれ格納される。そして、レジスタ内の
“1",“0"のデータから着目画素がどの画素と連結する
かを調べ、連結する画素に同一のラベルを付与してい
く。これによって、例えば第３図に示すように、二次元
画像v3の３つの連結成分23,24,25に対してそれぞれ異な
るラベル番号（5,6,7）が付与されることになる。第３
図に示すようなラベル番号を付与した画像データは図示
しない記憶手段に格納される。

ラベリング処理が行なわれると、同一のラベル部分が同
一の連結成分であることが分るので、二次元画像代表点
抽出部13は、連結成分のデータから各連結成分の代表点
位置の座標を計算する。代表点位置の座標の計算は、例
えば連結成分の輪郭座標値の平均や、連結成分の面積の
平均で近似でき、必要ならば画像の濃度の面積平均で計
算しても良い。このような計算によって、第４図に示す
ような各連結成分毎の代表点Ｇ（k,1）,G（k,2）,G（k,
3）の座標（x,y）が求められる。これらの座標は、二次
元画像Noに対応させて第５図に示すように記憶手段に格
納される。

代表点の座標が全て求まったら、代表点連結検出部14は
代表点の連結を検出する。この検出は、例えば第６図に
示すように、ｋ番目の二次元画像vkの代表点Ｇ（k,2）
の近傍領域、例えば３×３画素の領域に、ｋ＋１番目の
二次元画像vk＋１のいずれかの代表点が存在するかどう
かによって判断する。近傍領域に代表点が存在する場合
には、その代表点と次のｋ＋２番目の二次元画像の代表
点との間で同様の検索を繰返す。これによって例えば第
７図に示すようないくつかの連結する代表点列が抽出さ
れる。この代表点列にはx,y座標の後ろに二次元画像No
を付加しておく。

連結する代表点列が求まったら、三次元ラベリング処理
部15は、次に同一の連結成分の二次元ラベルを統一して
いく。例えば第８図（ａ）に示すように、各二次元連結
成分にはそれぞれ異なるラベルが付与されているが、二
次元画像Noを参照しながら代表点の連結を辿っていくこ
とにより、その代表点を含む二次元連結成分のラベルを
順次統一し、最終的に第８図（ａ）に示すようにラベル
が統合されて行く。これによって、三次元の連結成分が
抽出されることになる。

以上の処理手順を第９図〜第11図に示した。

先ず第９図では、ｋをリセットし（31）、ｋに１を加算
（32）した後、ｋがｎ以下であれば（33）、二次元画像
vkを二値化（34）及びラベリング（35）する。ｍをリセ
ットし（36）、ｍに１を加算（37）した後、二次元連結
成分Ｌ（k,m）が存在すれば（38）、その代表点Ｇ（k,
m）の座標を計算する（39）。そして、得られた代表点
Ｇ（k,m）の座標を書込み（40）、再びｍに１を加算し
て（37）、他の二次元連結成分Ｌ（k,m）が無くなるま
で、代表点Ｇ（k,m）の座標を計算する（39）。この操
作をｋがｎを超えるまで行うと、二次元連結成分の全て
の代表点座標が書込まれる。

次に第10図では、先ずｋをリセットし（41）、ｋに１を
加算した後（42）、ｋがｎ以下であれば（43）、代表点
Ｇ（k,1）の存在を確め（44）、存在すれば、ＰにＧ
（k,1）の座標を格納する（45）。そしてＰの近傍領域
Ｓを抽出し（46）、ｋ＋１番目の二次元画像の代表点の
うちＳ内に存在するものが在るかどうかを確認する（4
7）。もし存在したら、Ｐに格納されていた代表点の座
標を書込んだ後、代表点メモリからその内容を消去し、
代表点メモリのデータの消去された部分の空白を埋める
ため、データを詰める（第５図における左寄せ）。これ
によって以後の検索データ数が徐々に減少していき、検
索時間の短縮化を図ることができる。そしてｋ＋１番目
の画像の上記近傍領域Ｓ内に存在した代表点の座標をＰ
に格納する（48）。ｋに１を加算し（49）、ｋがｎ以下
であれば、再びＰの近傍領域Ｓ内に次の画像の代表点が
存在するかを確認していく（47）。もし代表点が検出さ
れなかったら、その部分が連結成分の終端部分であるこ
とを示している。この場合には、ｋに１を加算して（4
2）、次のＧ（k,1）を検索していくが、もしｋがｎを超
えたら、他に代表点座標が存在するかを確認し（51）、
代表点がなかったら、全ての連結成分が抽出されたこと
になるので、ここでの処理は終了する。

更に、第11図においては、まずｉを１から連結成分の数
だけ変化させ（52,53,54）ながら、ｉ番目の連結成分の
代表点列を読出し、これを構成する代表点を含む全ての
二次画像のラベル番号を統一する。

以上の手順によって三次元連結成分が抽出される。

この装置によれば、各二次元画像の代表点を抽出して連
結処理を行っているので、扱うデータ数が少なく、高速
処理が可能である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば上記実施例では代表点として二次元連結成分の重
心を求めるようにしたが、二次元連結成分の中心を求め
るようにしても良い。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、三次元画像を複数
の二次元画像に分解し、各二次元画像の連結成分を抽出
するとともに、各二次元連結成分の代表点の連結から三
次元画像の連結を求めるようにしているので、扱うデー
タ量、計算量共に従来に比べて大幅に削減でき、高速に
精度良く三次元連結成分を抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る三次元画像の連結成分
抽出装置の構成を示すブロック図、第２図は同装置にお
ける二次元画像入力部の作用を説明するための斜視図、
第３図は同装置における二次元画像ラベリング処理部で
得られる二次元連結成分を示す平面図、第４図は同装置
における二次元画像代表点抽出部で検出された代表点を
示す平面図、第５図は同二次元代表点抽出部で抽出され
た代表点座標の格納状況を示す図、第６図は同装置にお
ける代表点連結検出部における連結処理の様子を説明す
るための斜視部、第７図は同代表点連結抽出部て検出さ
れた代表点列の格納状況を示す図、第８図は同装置にお
ける二次元画像ラベリング処理部でのラベル統一の様子
を説明するための斜視図、第９図〜第11図は同装置の処
理の流れを説明するためのフローチャートである。 11……二次元画像入力部、12……二次元画像ラベリング
処理部、13……二次元画像代表点抽出部、14……代表点
連結検出部、15……三次元画像ラベリング処理部、20,2
1,22……異物、23,24,25……連結成分。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元物体を示す三次元画像を複数の二次
元二値化画像に分割して入力する二次元画像入力部と、
この二次元画像入力部で入力された各二次元二値化画像
に対して二次元連結成分を抽出してラベリング処理を施
す二次元画像ラベリング処理部と、この二次元画像ラベ
リング処理部で得られた各ラベリング領域毎に代表点を
抽出する二次元画像代表転抽出部と、この二次元画像代
表点抽出部で抽出された代表点の隣接する二次元画像間
の連結を検出して代表点の連結成分を抽出する代表点連
結検出部と、この代表点連結検出部で抽出された代表点
の連結成分を内包する三次元連結成分に対してラベリン
グ処理を施す三次元画像ラベリング処理部とを具備した
ことを特徴とする三次元画像の連結成分抽出装置。
【請求項２】前記代表点は、各ラベリング領域の重心点
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の三
次元画像の連結成分抽出装置。
【請求項３】前記代表点は、各ラベリング領域の中心点
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の三
次元画像の連結成分抽出装置。