JPH0827837B2 - ハフ変換演算回路 - Google Patents

ハフ変換演算回路

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JPH0827837B2
JPH0827837B2 JP60031091A JP3109185A JPH0827837B2 JP H0827837 B2 JPH0827837 B2 JP H0827837B2 JP 60031091 A JP60031091 A JP 60031091A JP 3109185 A JP3109185 A JP 3109185A JP H0827837 B2 JPH0827837 B2 JP H0827837B2
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隆 内山
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 線画像の傾きを検出するハフ変換演算時に、ハフ平面
上の写像範囲を制限することで、偽のピーク点が出現し
て実在しない線画像が抽出されるのを制御し、合わせて
処理時間の短縮を図る。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、濃淡画像の輪郭を示す線画像の傾きを検出
するためのハフ変換演算回路に関するものである。
画像処理では輪郭抽出が重要であり、ハフ変換演算処
理は輪郭線の傾きの検出に有効で、輪郭の一部が欠損し
ていても該輪郭を連続した線分として抽出できる利点及
びノイズに乱されて枝(支線)のある輪郭を1本の線分
として抽出できる利点等がある。
〔従来の技術〕
従来のハフ変換演算回路を第5図に示す。同図におい
て、31はX,Y平面上の輪郭点座標Xi,Yiを取り込むデータ
バッファ、32はそれをθ,ρ平面(ハフ平面)のρアド
レスρに変換する演算部、33はその演算に必要なcos
θj,sinθを発生するテーブル、34は書込みデータイ
ンクリメント回路、35はアドレスθjのデータf
(θj)(出現頻度)が回路34で+1されて再書込
みされるメモリ、36はθを0からπ(パイ)までの範
囲で一定間隔で変化させるアドレスジェネレータであ
る。
第6図は、第5図で行なわれるハフ変換演算のフロー
チャートである。バッファ31から1点の座標Xi,Yiを読
み出し、またj=1、θで言えばθ=0としてテー
ブル33よりcosθj,sinθを読み出し、演算部32でρ
=Xi cosθ+Yi sinθを計算する。このρ及びア
ドレスジェネレータ36からの上記θ(本例では0)を
アドレスとしてメモリ35を読み出し、当該アドレスに格
納されているデータf(θj)を得る。これは回路
34へ送って+1し、その+1したf(θj)を新f
(θj)としてメモリ35の同じアドレス(上記読み
出しアドレス)へ書き込む。このような操作をjをイン
クリメントしながら順次行ない、j=N(これはθ
言えばπ)で1点の座標Xi,Yiに対するハフ変換演算終
了とし、次の輪郭点座標Xi,Yi(但しiの値は上記とは
異なる)をバッファ31より読み出し、同様処理を行な
う。かゝる処理はバッファ31内の全データに対し行な
う。
メモリ35に書込まれるデータは、視覚的には次のよう
に説明できる。即ちメモリ35を横軸がθ、縦軸がρの平
面とすると、ある1点Xi,Yiに対するρjは該平面
上で正弦波(詳しくは正弦波と余弦波の合成波)を画
き、この波形上のメモリセルの記憶データを+1し、波
形上以外のメモリセルの記憶データはそのまゝとす。こ
のような処理をバッファ31が持つ各点(総数M個とす
る)につき行なうと、メモリ35では正弦波がM個画かれ
(この状態を第8図に示す、但しM=3)、波形が重な
った部分のセル記憶データの値は重なり数m(m個の波
形が該部分を通った)となる。θは0からπまでであ
り、ρは有限で±ρaの中にあるから、波形は第8図に
示すようにこれらを結ぶ矩形領域内にあり、従ってメモ
リ35の容量は平面的(アドレス的)には該矩形領域の広
さだけあればよく、深さ的には重なり数の最大値だけあ
ればよい。
X,Y平面上で画像輪郭の各画素が第9図に示すように
ある直線に沿って並ぶ場合は、各画素に対する上記正弦
波は第8図のC1,C2,C3の如くなり、重なり合ってその部
分の記憶値を増大させる。記憶値のピークは輪郭線の傾
きを示しており、該ピーク点の座標をρj,θjとする
と、これらは輪郭線2に対し第9図の関係にある。即
ち,輪郭線への垂線とX軸の作る角度がθであり,座
標軸の原点と輪郭線との距離がρである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したハフ変換演算回路では、輪郭点座標(Xi,Y
i)に基づいてハフ変換ヒストグラムを作成する際、θ
を0からπまで(第6図ではj=1〜Nまで)の全範囲
にわたって変化させρを計算していた。しかしながらこ
のような方法では、第7図に示すように、偶然ある方向
に一定個数以上の輪郭点1′が並んだ場合、ハフ平面上
に偽のピークが出現することがあった。このような場
合、ハフ平面からピーク抽出をすると、実在しない直線
lが抽出され、以後のセグメンテーション処理に悪影響
を及ぼすことがある。また、全範囲にわたってρ計算を
しなければならないため、処理時間がかかるといった問
題がある。
本発明は、輪郭点列(X,Y)をハフ平面(θ,ρ)に
写像する際、θの展開範囲を制限することによって偽の
ピーク点の出現を抑制しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、X,Y平面上の濃淡画像の輪郭点座標を入力
として輪郭点列がなす線画像の傾きを検出するハフ変換
演算回路において,該濃淡画像の走査出力をA/D変換し
た映像信号から個々の該信号における水平方向および垂
直方向の各グラジェントを求めるグラジェント演算部
と,該グラジェント演算部の出力から輪郭点を求め,該
輪郭点の座標をハフ変換回路に出力する手段と,該演算
部の出力からグラジェントの方向を求めるグラジェント
方向演算部と,輪郭点の該グラジェント方向を中心にア
ドレスジェネレータで生成したθの値を制限するθアド
レス制御演算部と,該輪郭点座標をハフ変換することに
より得られる写像をハフ平面上の座標として格納する二
次元メモリとを備え,該θアドレス制御演算部の演算結
果に従って該ハフ変換の写像範囲を制限することを特徴
とするものである。
〔作用〕
本発明は、輪郭点列の連結する方向が濃淡のグラジェ
ント方向に直交する方向であると推定し、輪郭点のθの
展開範囲を前記グラジェント方向に制限する。そのため
に、水平及び垂直方向のグラジェント演算部とグラジェ
ントの方向を求める方向演算部とθのアドレス制御信号
(フラグ)を生成するθアドレス制御演算部を用い、こ
れにより実在しない直線の抽出を回避し、且つ処理時間
の短縮を図る。以下、図示の実施例を参照しながらこれ
を詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図で、第2
図〜第4図はその動作を示すフローチャートである。第
1図のハフ変換演算装置では、濃淡画像をテレビ(TV)
カメラ41で撮影して得たデータをA/D変換器42でA/D変換
し、その画像データf(x,y)に対しグラジェント演算
部43で水平方向と垂直方向の各グラジェント演算を行
う。この演算は特願昭58−91309号(出願日昭和58年5
月4日)に示す画像プロセッサを利用し、そのコンボリ
ューションモジュールの のフィルタ係数をセットすることにより容易に実現でき
る。水平方向のグラジェントgh(x,y)及び垂直方向の
グラジェントgv(x,y)が求まると、グラジェントの大
きさは として求まるが、2乗和の平方根は計算が複雑になるの
で、こゝでは簡単に絶対値の和としてこれを求める。44
H,44Vおよび44Aはこれらの絶対値を求める回路およびそ
の和を求める回路である。加算回路44Aの出力即ち、画
像水平走査出力の各サンプル点の濃淡勾配は輪郭点で大
きく、背景や画像内では小さいはずであるから、輪郭点
は加算回路44Aの出力の極大値でかつ閾値以上のものと
して検出できる。ピーク抽出モジュール45はかゝる処理
を行なうもので、輪郭点フラグPFを出力する。従来方式
では、このフラグによってゲート48を制御し、アドレス
ジェネレータ46から生成されたx,y(これはA/D変換器42
の出力f(x,y)のx,yに対応し、濃淡画像の画面の画素
のX,Y座標でもある)を選択して輪郭点座標xi,yiを得、
それをハフ変換演算回路30詳しくはデータバッファ31の
入力としていた。
本発明では、ハフ平面の座標(ρ,θ)を格納するメ
モリを二次元メモリ(アドレスが二つの座標軸により指
定されるメモリ)とする。そして,輪郭点列を連結する
方向 が濃淡のグラジェント方向φに直交する方向であると推
定し、ハフ変換におけるθの展開範囲をφ方向に制限す
る。ここで,輪郭点列の連結方向 グラジェント方向φおよび輪郭点列を結んだ輪郭線の
方程式ρ=xcosθ+ysinθを定義するθの関係
を第9図に示す。
は輪郭線2とx軸とのなす角度として、またφはグラ
ジェント方向の延長線とx軸とのなす角度として定義す
る。従って、φは前述の輪郭線を(ρ,θ)で表現し
た場合のθ方向とほぼ同一方向になる。この処理を実
現するために、グラジェント演算部43で得られた水平及
び垂直方向のグラジェント結果gh(x,y)とgv(x,y)を
利用する。グラジェント方向演算部47では、第2図に示
す演算フローに従い、gv(x,y)とgh(x,y)の割算
と、その結果のG対するtan-1の計算を実行しグラジ
ェントの方向φを求める。この結果φも輪郭点フラグ
PFによって制御され(輪郭点のグラジェント方向が必要
で、それ以外は不要であるから除く)、ハフ変換演算回
路のデータバッファ31にxi,yiと共に格納される。
次にハフ変換演算回路30では、θアドレス制御演算部
37を設け、アドレスジェネレータ36で生成されたθの値
を輪郭点列のある画素(xi,yi)に対して求まったφ
の値に基づいて制御する,即ち、θの展開する範囲をφ
−αからφ+αの範囲に制限する。ここでαは状況
に応じて適当に選ぶ角度であって、例えば10゜とする。
θアドレス制御演算部37でのフローを第3図に示す。ア
ドレスジェネレータ36から生成されたθはこの場合0か
らπまでの範囲なので、φがその範囲にないときは、
φ−πとして置換する。そしてφがαとπ−αの範
囲にあるときは、φ−αおよびφ+αも0とπの範
囲に入るので、θの展開する範囲はA1(=φ−α)と
A2(=φ+α)の間になる。φが0とαの間あるい
はπ−αとπの間にあるときは、φ−αあるいはφ
+αが0とπの範囲以外の値になるので,変換する必要
がある。この場合においては、θの展開範囲は第3図に
示すようにA1とA2およびB1とB2の間になる。θがA1とA2
及びB1とB2の間にあるとき、θアドレス制御フラグTFを
1、それ以外のときは0に置き、このフラグによってθ
の範囲を制御できる。38はこの制御を行なうゲートであ
る。
以上のようにすることによって、本発明の内容を実現
することができる。つまり、1シーン内に複雑な形状を
有する物体が沢山ある場合、ハフ平面上に偽のピーク点
が出現する可能性が増加するが、αをパラメータとする
ことによってその可能性を低減することができ、しかも
θの範囲を制限することで処理の時間短縮を図ることも
できる。また、本発明を実現するために3つの演算部4
3,47,37が必要になるが、ハードウエアの負担としては
それ程大きくはならない。例えば、グラジェント演算部
43は輪郭点座標を生成する画像プロセッサのコンボリュ
ーションモジュールをそのまま使用すれば良いし、その
他の演算部47,37も、計算量はそれ程複雑なものではな
いのでハードウエア化も可能である。
本発明の処理方式を従来方式と対比して視覚的に説明
すると次の様になる。輪郭点Xi,Yi(第1図ではxi,yi
につきθを0〜πの範囲で変えて第8図の曲線Ci(i
1,2,……)を求めるのが従来方式であるが、そのよう
にすると処理時間が長くなるだけでなく、いわば不要な
部分で重なり合って偽のピークを発生する恐れがある。
そこで、本発明ではハフ平面の座標(ρ,θ)を格納す
るメモリを二次元メモリとし、このハフ変換の写像範囲
θをφ±αに制限する。第9図のx,y平面で言えば輪郭
点1のグラジェント方向φを中心とする±αの範囲に制
限する。このようにすることで偽の直線(第7図のl)
を抽出することが回避でき、且つ処理時間が短縮され
る。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、濃淡画像の輪郭を
示す線画像の傾きを検出するハフ変換演算の処理時間を
短縮し、しかも偽の直線抽出率を低下させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図〜
第4図はその動作を示すフローチャート、第5図は従来
のハフ変換演算回路のブロック図、第6図はその動作を
示すフローチャート、第7図は従来方式の説明図、第8
図はメモリ35の内容の説明図、第9図は輪郭線の説明図
である。 図中、30はハフ変換演算回路、37はθアドレス制御演算
部、43はグラジェント演算部、47はグラジェント方向演
算部、TFはθアドレス制御信号(フラグ)である。
フロントページの続き (72)発明者 花原 啓至 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−188742(JP,A) IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTERS,Vol.C− 25,No.4(1976)PP.449〜456 電子通信学会論文誌’84/7,Vol. J67−D,No.7PP.811〜812

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】x,y平面上の濃淡画像の輪郭点座標を入力
    として輪郭点列がなす線画像の傾きを検出するハフ変換
    演算回路において, 該濃淡画像の走査出力をA/D変換した映像信号から個々
    の該信号における水平方向および垂直方向の各グラジェ
    ントを求めるグラジェント演算部と,該グラジェント演
    算部の出力から輪郭点を求め,該輪郭点の座標をハフ変
    換回路に出力する手段と,該グラジェント演算部の出力
    からグラジェントの方向を求めるグラジェント方向演算
    部と,輪郭点の該グラジェント方向を中心にアドレスジ
    ェネレータで生成したθの値を制限するθアドレス制御
    演算部と,該輪郭点座標をハフ変換することにより得ら
    れる写像をハフ平面上の座標として格納する二次元メモ
    リとを備え,該θアドレス制御演算部の演算結果に従っ
    て該ハフ変換の写像範囲を制限することを特徴とするハ
    フ変換演算回路。
JP60031091A 1985-02-19 1985-02-19 ハフ変換演算回路 Expired - Lifetime JPH0827837B2 (ja)

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JPS61190680A JPS61190680A (ja) 1986-08-25
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JPS62154077A (ja) * 1985-12-27 1987-07-09 Hitachi Ltd 画像処理装置
JPS63188280A (ja) * 1987-01-30 1988-08-03 Rozefu:Kk 画像上の直線検出方法
JP3426002B2 (ja) * 1993-09-20 2003-07-14 三菱電機株式会社 物体認識装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59188742A (ja) * 1983-04-11 1984-10-26 Omron Tateisi Electronics Co 線分検出装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEETRANSACTIONSONCOMPUTERS,Vol.C−25,No.4(1976)PP.449〜456
電子通信学会論文誌’84/7,Vol.J67−D,No.7PP.811〜812

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