JPH08315155A - 図形前処理装置 - Google Patents

図形前処理装置

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JPH08315155A
JPH08315155A JP7121390A JP12139095A JPH08315155A JP H08315155 A JPH08315155 A JP H08315155A JP 7121390 A JP7121390 A JP 7121390A JP 12139095 A JP12139095 A JP 12139095A JP H08315155 A JPH08315155 A JP H08315155A
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JP
Japan
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graphic
target
circle
minimum
curved surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP7121390A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Hashimoto
賢治 橋本
Katsumi Murai
克己 村井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH08315155A publication Critical patent/JPH08315155A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速に正確な対象物体の輪郭線の抽出がで
き、また、抽出した対象物体の正規化及び分類を効率よ
く行うことが出来る図形前処理装置を提供すること。 【構成】 画像データ入力手段1により得た輝度値のデ
ジタル値からエッジ強度計算手段2によりエッジ強度を
計算し、エッジ領域抽出手段3によりエッジ領域を抽出
し、エッジ領域内において曲面あてはめ手段4を用いて
輝度値に対応する曲面を生成し、曲面の切断面から輪郭
線抽出手段5により対象物体の輪郭線を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像から対象物体の輪
郭線を抽出すること、及び抽出された対象図形を分類す
るための尺度を求める図形前処理装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、計算機およびその周辺技術の発達
によりワードプロセッサやパーソナルコンピュータが普
及し、それにともなって特に文書を対象とした画像デー
タを計算機に取り込む、例えばイメージスキャナやカメ
ラなどの画像入力装置も発達してきた。この発達によ
り、イメージスキャナやカメラの性能は、より高解像度
かつ高精細な入力が行える装置が開発製品化されてい
る。
【0003】これら高解像度かつ高精細に入力した画像
を計算機で扱う上で対象物体をより正確に切り出した
り、切り出した物体の加工や分類を行う必要性が生じて
きた。例えば、単純に画像の輝度値から閾値を決めて白
黒2値化して対象物体の輪郭線を抽出する方法や、輝度
値に基づいて画像全体に対して曲面あてはめを行い、そ
れをある輝度レベルの平面で切断することにより対象物
体の輪郭線を抽出する方法などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法では、次のような課題がある。すなわ
ち、白黒2値化して対象物体の輪郭線を抽出する場合、
画像解像度に依存する輪郭線しか抽出できず、閾値の決
め方によっては対象物体の抽出そのものも困難となる。
又、画像全体に対して曲面あてはめを行う方法は、画素
単位以下の精度で輪郭線を決定できるが、曲面あてはめ
の処理が時間のかかるものであり速度の面から実用にな
り難い面がある。
【0005】更に、抽出した対象物体をデータベースな
どに保存する際には、ある程度の正規化や分類を行って
おくことで後処理が効率良く行えるが、正規化や分類の
決定的な手法がまだ存在しない。
【0006】本発明は、従来の輪郭線抽出のこのような
課題を考慮し、高速に正確な対象物体の輪郭線の抽出が
でき、また、抽出した対象物体の正規化及び分類を効率
よく行うことが出来る図形前処理装置を提供することを
目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の本発明は、画
像情報を入力する画像データ入力手段と、その入力され
た画像の輝度値からエッジの強度を計算するエッジ強度
計算手段と、その求められたエッジの強度に基づいてエ
ッジ領域を抽出するエッジ領域抽出手段と、その抽出さ
れたエッジ領域内の画像に対して輝度値に基づいて曲面
を生成する曲面あてはめ手段と、その生成された曲面
と、曲面の頂点を含む平面及び底点を含む平面の間の所
定平面との交線に基づいて、対象物体の輪郭線を抽出す
る輪郭線抽出手段とを備えた図形前処理装置である。
【0008】請求項2の本発明は、対象図形全体を包含
する最小の円を求める最小包含円抽出手段と、その求め
られた最小包含円の中心及び/又は径に基づいて、対象
図形の大きさ及び/又は位置を正規化する図形正規化手
段とを備えた図形前処理装置である。
【0009】請求項3の本発明は、対象図形全体を包含
する最小の円を求める最小包含円抽出手段と、その求め
られた最小包含円の径と対象図形の輪郭線周囲長との比
を求める図形複雑度計算手段と、その図形複雑度計算手
段により求めた図形複雑度を尺度として対象図形を分類
する図形分類手段とを備えた図形前処理装置である。
【0010】請求項4の本発明は、対象図形全体を包含
する最小の円を求める最小包含円抽出手段と、その最小
包含円の中心と対象図形の重心との距離を最小包含円の
径で正規化して求める図形偏り度計算手段と、その図形
偏り度計算手段により求めた図形偏り度を尺度として対
象図形を分類する図形分類手段とを備えた図形前処理装
置である。
【0011】請求項5の本発明は、対象図形全体を包含
する最小の円を求める最小包含円抽出手段と、対象図形
の基準となる方向と最小包含円の中心から対象図形の重
心への方向との角度差を求める図形向き角計算手段と、
その図形向き角計算手段により求めた図形向き角を尺度
として対象図形を分類する図形分類手段とを備えた図形
前処理装置である。
【0012】
【作用】本発明は、エッジ強度計算手段が、画像データ
入力手段により入力された画像の輝度値からエッジの強
度を計算し、エッジ領域抽出手段が、計算したエッジの
強度に基づいてエッジ領域を抽出し、曲面あてはめ手段
が、抽出されたエッジ領域内の画像に対して輝度値に基
づいて曲面を生成し、輪郭線抽出手段が、その生成され
た曲面と、曲面の頂点を含む平面及び底点を含む平面の
間の所定平面との交線に基づいて、対象物体の輪郭線を
抽出する。
【0013】また本発明は、最小包含円抽出手段により
対象図形全体を包含する最小の円を求め、その求めた最
小包含円の中心及び/又は径に基づいて、図形正規化手
段により対象図形の大きさ及び/又は位置を正規化す
る。
【0014】また本発明は、最小包含円抽出手段により
求めた対象図形の最小包含円の径と対象図形の輪郭線周
囲長との比を、図形複雑度計算手段により求め、図形分
類手段により、図形複雑度計算手段で求めた図形複雑度
を尺度として対象図形を分類する。
【0015】また本発明は、最小包含円抽出手段により
求めた対象図形の最小包含円の中心と対象図形の重心と
の距離を最小包含円の径で正規化して図形偏り度を図形
偏り度計算手段により求め、その求めた図形偏り度を尺
度として対象図形を、図形分類手段により分類する。
【0016】また本発明は、最小包含円抽出手段により
対象図形の最小包含円を求め、図形向き計算手段により
対象図形の基準となる方向と最小包含円の中心から対象
図形の重心への方向との角度差を求め、図形向き角計算
手段により求めた図形向き角を尺度として対象図形を図
形分類手段により分類する。
【0017】
【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。
【0018】図1は、本発明にかかる第1の実施例の図
形前処理装置の機能ブロック図である。図1において、
対象物体を例えばイメージスキャナやカメラのような画
像取り込み装置を用いて入力し、画像データ入力手段1
により画像の輝度値を多値のデジタル値に変換する。得
られた画像データの輝度値に基づいてエッジ強度計算手
段2を用いて全画素各々のエッジ強度を計算する。次
に、得られたエッジ強度に基づいてエッジ領域抽出手段
3を用いてエッジ領域を抽出する。抽出したエッジ領域
内において各画素における輝度値に対して曲面あてはめ
手段4を用いて曲面を生成する。輪郭線抽出手段5を用
いて、生成した曲面を上面(輝度レベルの方向に垂直で
曲面の頂点を含む平面)と下面(輝度レベルの方向に垂
直で曲面の底点を含む平面)との中間面で切断したとき
の交線として対象物体の輪郭線を抽出する(図3参
照)。
【0019】従来例で述べたように、画像全体の輝度値
に対して直接曲面あてはめを行い輪郭線を抽出すること
は、エッジ強度計算と比較すると曲面あてはめの処理に
必要な計算時間が大である。そこで、本実施例のよう
に、エッジ強度計算による前処理を行うことで高速な輪
郭線抽出が可能となる。画像の輝度値に基づく面の生成
から輪郭線を抽出することで、もともとの画像解像度以
上に詳細かつ正確な輪郭線抽出が可能となる。
【0020】図2は、上記実施例におけるエッジ強度計
算の具体例を示す図である。図2において、エッジ強度
計算の対象となる画素を中心とした近傍3×3の画素に
対してx方向201とy方向202にそれぞれ重みをか
けてその和を求める。x方向の和をsx、y方向の和を
syとするとエッジ強度は(数1)の計算式で求めるこ
とができる。
【0021】
【数1】
【0022】ここでは、エッジ強度計算用の3×3オペ
レータの一つの例を示したが、3×3だけなく2×2や
5×5などオペレータサイズが異なるものや、同じ3×
3であっても近傍画素への重みが異なるものがある。ど
の手法がもっとも安定で優れた能力をもっているかは定
まっておらず、目的に応じてこれら様々な手法のどの方
法を用いることも可能である。
【0023】図3は、上記実施例における曲面あてはめ
と輪郭線抽出の具体例を示す図である。図3において、
各画素での輝度値301を一つの軸として、各画素のx
y座標をもとに曲面あてはめにより曲面302を生成す
る。曲面あてはめに用いる曲面には様々なものが考えら
れるが、不連続性をも表現できる点から一般的にはスプ
ライン曲面を用いることが考えられる。次に、生成した
曲面302に対して上面と下面の平均面303を作成
し、曲面302との交線として輪郭線304を抽出す
る。輪郭線304はそのままの形でも使用できるが、よ
り扱い易いスプライン曲線形式への変換を行うことで、
図形の後処理として例えば拡大・縮小、変形といった加
工にも使用できるようになる。
【0024】なお、上記実施例では、輪郭線を抽出する
のに曲面302を平均面303により切断したが、これ
に限らず、対象物体を最適に抽出出来る輝度レベルの平
面で切断すればよい。
【0025】また、上記実施例では、エッジ強度計算手
段等の各手段を専用のハードウェアにより構成したが、
これに代えて、コンピュータを用いて同様の機能をソフ
トウェア的に実現してもよい。
【0026】図4は、本発明にかかる第2の実施例にお
ける最小包含円抽出の具体例を示す図である。尚、本実
施例においては、例えば、上記第1の実施例の図形前処
理装置により抽出された対象物体を対象図形とすること
ができ、あるいは従来の方法により抽出した対象図形に
適用することも可能である。図4において、対象図形4
01に対して図形全体がその内側に包含される最小の円
402を、最小包含円抽出手段により求める。求め方に
はこれまでに様々な方法が提案されているが、3点間が
最大になる組み合わせを探索する問題として扱われる。
2点間が最大になってそのまま最小包含円の直径になる
場合と、3点以上で接する場合が存在する。求められた
最小の円402の中心及び半径を図形正規化手段により
正規化する。
【0027】図5は、上記第2の実施例における他の各
尺度を説明するための具体例を示す図である。図5にお
いて、対象図形から求めた最小包含円501の中心を5
02、対象図形の重心を503、最小包含円の半径rを
504、最小包含円の中心502と対象図形の重心50
3の距離mを505、最小包含円501の中心502か
ら対象図形の重心503へ向かう方向と水平線との角度
差θを506とし、対象図形の輪郭線周囲長をnとす
る。
【0028】最小包含円501に含まれる図形の大きさ
は、最小包含円501の半径r504として回転に左右
されない基準値をもつことになるので、大きさの正規化
が最小包含円501の半径r504により可能となる。
最小包含円501に含まれる対象図形の複雑度は、図形
複雑度計算手段により計算され、(数2)に示す最小包
含円501の半径r504と対象図形の輪郭線周囲長n
との比として定義できる。
【0029】
【数2】
【0030】この求められた図形複雑度は、図形分類手
段により対象図形を分類する尺度として用いられる。
【0031】また、対象図形がどれだけ均等配置からは
ずれているかを評価する尺度としての図形偏り度である
図形歪み度は、図形偏り度計算手段により計算され、
(数3)に示す最小包含円501の中心502から対象
図形の重心503への距離m505と最小包含円501
の半径r504との比として定義できる。
【0032】
【数3】
【0033】この求められた図形偏り度は、図形分類手
段により対象図形を分類する尺度として用いられる。
【0034】更に、対象図形の方向が定まっている場合
には、尺度として図形向き角である図形歪み角を、図形
向き角計算手段により計算する。これは、最小包含円5
01の中心502から対象図形の重心503への方向と
対象図形の基準方向との角度差θ506として定義で
き、図形分類手段により対象図形を分類する尺度として
用いられる。
【0035】上記の各尺度の一つあるいは複数の組み合
わせを用いて、図形のおおまかな分類を行うことが可能
となる。他に、各尺度に基づいて図形を配置する際のバ
ランスを評価する指標や、図形を構成する基本部分図形
を抽出する際の尺度などにも使用可能である。例えば、
文字であってもアウトラインフォントのように輪郭線で
記述されている図形などの場合、文字フォントの設計や
文字フォントからのストローク抽出の際の尺度としても
使用可能である。
【0036】又、本実施例を前述した第1の実施例の図
形前処理装置と組み合わせることも可能であり、その場
合には、第1の実施例で抽出された対象物体に対して、
本実施例を適用して対象物体の分類を容易に行うことが
可能となる。
【0037】なお、上記第2の実施例では、分類などに
用いる尺度として図形複雑度及び図形歪み度及び図形歪
み角の全てを用いる例を示したが、これに限らず、その
内の1つあるいは2つ以上の組合せを用いる構成として
もよい。あるいは又、分類に用いる尺度として最小包含
円の半径及び/又は中心位置のみを用いてもよい。
【0038】また、上記第2の実施例では、各尺度を求
めるのに円の半径を用いたが、これに代えて、円の直径
を用いても勿論よい。
【0039】また、上記第2の実施例では、最小包含円
抽出手段を専用のハードウェアにより構成したが、これ
に代えて、コンピュータを用いてソフトウェア的に実現
してもよい。
【0040】以上のように、予めエッジ強度の計算を行
ってエッジ領域を抽出し、その抽出したエッジ領域内の
画素の輝度値に基づいて曲面あてはめを行うことで処理
を高速にすることが可能であり、輝度値に基づく曲面あ
てはめを行うことで解像度以上の正確な輪郭線を抽出す
ることが可能である。また、対象図形を包含する最小円
を求め、その円の半径に基づいて大きさの正規化を行う
ことで対象図形の方向に関係なく分類処理等を行うこと
が可能とあり、又、最小包含円に基づく図形複雑度およ
び図形歪み度および図形歪み角のうち、いずれか1つあ
るいは2つ以上を分類用の尺度に用いることでおおまか
な図形分類を行うことが可能となる。
【0041】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、エッジの強度に基づいてエッジ領域を抽出する
エッジ領域抽出手段と、その抽出されたエッジ領域内の
画像に対して輝度値に基づいて曲面を生成する曲面あて
はめ手段と、その生成された曲面と、曲面の頂点を含む
平面及び底点を含む平面の間の所定平面との交線に基づ
いて、対象物体の輪郭線を抽出する輪郭線抽出手段とを
備えているので、高速に正確な対象物体の輪郭線の抽出
ができるという長所を有する。
【0042】また、対象図形の最小包含円を求めること
により、対象図形の大きさ及び/又は位置を正規化する
ことができるという利点がある。
【0043】また、対象図形の最小包含円に基づく図形
複雑度および図形偏り度および図形向き角のうち、いず
れか1つあるいは2つ以上を分類用の尺度に用いること
により、抽出した対象物体の分類を効率よく行うことが
出来るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる第1の実施例の図形前処理装置
の機能ブロック図である。
【図2】同第1の実施例におけるエッジ強度計算の一例
を示す図である。
【図3】同第1の実施例における曲面あてはめと輪郭線
抽出の一例を示す図である。
【図4】本発明にかかる第2の実施例における最小包含
円抽出の一例を示す図である。
【図5】同第2の実施例における各尺度を説明するため
の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 画像データ入力手段 2 エッジ強度計算手段 3 エッジ領域抽出手段 4 曲面あてはめ手段 5 輪郭線抽出手段 302 曲面 304 輪郭線 501 最小包含円

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像情報を入力する画像データ入力手段
    と、その入力された画像の輝度値からエッジの強度を計
    算するエッジ強度計算手段と、その求められたエッジの
    強度に基づいてエッジ領域を抽出するエッジ領域抽出手
    段と、その抽出されたエッジ領域内の画像に対して輝度
    値に基づいて曲面を生成する曲面あてはめ手段と、その
    生成された曲面と、前記曲面の頂点を含む平面及び底点
    を含む平面の間の所定平面との交線に基づいて、対象物
    体の輪郭線を抽出する輪郭線抽出手段とを備えたことを
    特徴とする図形前処理装置。
  2. 【請求項2】 対象図形全体を包含する最小の円を求め
    る最小包含円抽出手段と、その求められた最小包含円の
    中心及び/又は径に基づいて、前記対象図形の大きさ及
    び/又は位置を正規化する図形正規化手段とを備えたこ
    とを特徴とする図形前処理装置。
  3. 【請求項3】 対象図形全体を包含する最小の円を求め
    る最小包含円抽出手段と、その求められた最小包含円の
    径と前記対象図形の輪郭線周囲長との比を求める図形複
    雑度計算手段と、その図形複雑度計算手段により求めた
    図形複雑度を尺度として前記対象図形を分類する図形分
    類手段とを備えたことを特徴とする図形前処理装置。
  4. 【請求項4】 対象図形全体を包含する最小の円を求め
    る最小包含円抽出手段と、その最小包含円の中心と前記
    対象図形の重心との距離を前記最小包含円の径で正規化
    して求める図形偏り度計算手段と、その図形偏り度計算
    手段により求めた図形偏り度を尺度として前記対象図形
    を分類する図形分類手段とを備えたことを特徴とする図
    形前処理装置。
  5. 【請求項5】 対象図形全体を包含する最小の円を求め
    る最小包含円抽出手段と、前記対象図形の基準となる方
    向と前記最小包含円の中心から前記対象図形の重心への
    方向との角度差を求める図形向き角計算手段と、その図
    形向き角計算手段により求めた図形向き角を尺度として
    前記対象図形を分類する図形分類手段とを備えたことを
    特徴とする図形前処理装置。
  6. 【請求項6】 請求項3の前記図形前処理装置及び請求
    項4の前記図形前処理装置及び請求項5の前記図形前処
    理装置のうち、いずれか1つあるいは2つ以上の図形前
    処理装置を備え、前記いずれか1つあるいは2つ以上の
    図形前処理装置により求めた前記図形複雑度及び前記図
    形偏り度及び前記図形向き角のうち、いずれか1つある
    いは2つ以上を尺度として、前記対象図形を分割して共
    通部品図形を抽出することを特徴とする図形前処理装
    置。
  7. 【請求項7】 請求項3の前記図形前処理装置及び請求
    項4の前記図形前処理装置及び請求項5の前記図形前処
    理装置のうち、いずれか1つあるいは2つ以上の図形前
    処理装置を備え、前記いずれか1つあるいは2つ以上の
    図形前処理装置により求めた前記図形複雑度及び前記図
    形偏り度及び前記図形向き角のうち、いずれか1つある
    いは2つ以上を尺度として、部品図形から対象図形を構
    築する際の組立あるいはバランス調整に使用することを
    特徴とする図形前処理装置。
JP7121390A 1995-05-19 1995-05-19 図形前処理装置 Pending JPH08315155A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100464253B1 (ko) * 1998-03-17 2005-05-03 엘지산전 주식회사 모니터링기기의영상경계치검출장치
JP2006059038A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Nomura Research Institute Ltd フェイスアップ度評価システム及び評価プログラム

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