JPH08510582A - 背景における対象物の外点を決定する方法 - Google Patents

背景における対象物の外点を決定する方法

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JPH08510582A JP7515620A JP51562095A JPH08510582A JP H08510582 A JPH08510582 A JP H08510582A JP 7515620 A JP7515620 A JP 7515620A JP 51562095 A JP51562095 A JP 51562095A JP H08510582 A JPH08510582 A JP H08510582A
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アクヒレスウオー・ガネシユ バイドヤナサン,
フーシユマンド・マームード カライー,
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Abstract

(57)【要約】 対象物の外点のアクセスが、対象物認識のために有益な特徴を抽出するために対象物の局所外部環境における情報を使用することが重要である時、対象物識別の領域において使用される。対象物を認識し分類するために重要なこの形式の特徴の例としては、細菌検出の領域である。適応性分類は、照明、位置付け、電子増幅、等の結像条件における変動から分析を独立にする仕法である。2つの一般方法が、対象物の周囲点を知ると、対象物の局所外部環境にアクセスするために使用される。第1方法において、対象の対象物の回りの環状外側領域の形状は、対象物自体の形状に従わされる。第2方法において、円形の如く既知の外部形状は、対象物の形状を近似する外側輪郭領域を特性付けるために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 背景における対象物の外点を決定する方法 発明の背景 発明の分野 本発明は、背景における対象物の外点を決定するための画像分析方法に関する 。本発明はまた、対象物の外点を決定する方法を使用することにより自動計算さ れたしきい値を使用して、背景において少なくとも一つの妥当対象物所定属性値 を有する少なくとも一つの妥当対象物を識別する方法に関する。 関連技術の説明 その輪郭が与えられる時、領域の内点にアクセスする能力は、画像処理におけ る古典的な問題である。この問題に対する以前の解決策は、L.W.Chang and K.L.Leuによる論文、”A Fast Algorithm for the Restoration of Images Based on Chain Codes Description and Its A pplications”、Computer Vision,Graphic s,and Image Processing 50,296−307(19 90)において記載された。記載された一つのアルゴリズム、連結性充てんは、 対象物におけるピクセル毎が問い合わされることを必要とする。対象物内のピク セル数は対象物の周囲のピクセル数よりも多いために、そのような技術は、比較 的遅い。記載された別の方法は、対象物の輪郭領域と直線の交差部分が、対象物 の周囲において偶数の点を線引きするという 事実に基づいたパリティ検査である。内点の指定は、画像の各線において輪郭に おける各奇点と次の偶点の間のすべての点が、内点として指定される任意の充て ん規則によって決定される。そのようなパリティ検査アルゴリズムは、複雑な形 状の対象物で作用しない。 上記の同一論文において、ChangとLeuは、方向符号値に基づいて4つ の項類の一つに周囲点を特性付けることによる高度パリティ検査アルゴリズムを 提案する。点の特性付けは、周囲点の新バッファーの生成につながり、この場合 、幾つかの点は複製され、他の点は削除される。パリティ検査アルゴリズムを新 生成バッファーに適用することにより、複雑な形状の対象物の内点が識別される 。 Kaiへの米国特許第5、029、106号は、境界データが2次元ビットマ ップにおいて定義される任意閉グラフィックパターンが充てんされるパターンデ ータを発生するためのパターンデータ発生システムを開示する。Kaiは、パタ ーンの内点を決定するためにパターンのすべての点を検査する。Kaiは、パタ ーンの外点の決定を扱わない。 1987年12月14日に公告された日立電子エンジニアリング株式会社への 特公昭62−60069は、カラーに基づいてコロニーを弁別するコロニースク リーニング装置を開示する。コロニーは、所定のしきい値を使用してパターン認 識によって識別され、そしてコロニーの中心における少数の点が、任意に選択さ れる。Bacusへの米国特許第4、453、266号は、セルの閉境界内のグ レーレベル値の総和を使用して、セルの光学濃度を測定するための方法を開示す る。 これらの参照はいずれも、対象物の外点を決定するための方法を開示しない。 さらに、これらの参照はいずれも、対象物の外点を決定するこ とにより自動計算されたしきい値を使用して、背景において少なくとも一つの妥 当対象物の所定属性値を有する少なくとも一つの妥当対象物を識別する方法を開 示しない。 発明の要約 本発明は、対象物の外点にアクセスするための方法と、外点にアクセスするた めのそれぞれの方法を使用して対象物を識別するための方法とを設ける。対象物 の外点のアクセスは、対象物認識のために有益である特徴を抽出するために対象 物の局所外部環境における情報を使用することが重要である時、対象物識別の領 域において重要な問題である。対象物の認識と対象物の分類又は類別のために重 要であるこの形式の特徴の例は、細菌検出の領域において生ずる。例えば、リス テリアでは、変色されたリステリアのコロニーの外部の環状リングの存在を検出 することができることが、非常に重要である。エスカリンリングとして公知のこ れらのリングは、リステリアの存在を指示する特性暗部を有する。 対象物の局所外部を決定することができる別の有益な理由は、対象物の局所外 部と内部の間の相対差の測定を可能にすることである。相対差は、例えば、成長 媒体がコロニーの性質における変化に寄与するコロニー識別において使用される 粗測度である。外点を決定する方法は、適応性特性付けを行うために使用される 。適応性特性付けは、分類の目的のために対象の対象物の内部と外部の局所差の 使用を含む。この特性付けは、対象物の内部と外部の性質に対して導出された絶 対値に基ついた対象物の特性付けを補足する。 周囲点を知られた対象物の局所外部環境(即ち、外点)にアクセスするために 2つの一般方法がある。対象物の外点を決定するための第1方 法において、対象の対象物の回りの外側輪郭領域の形状は、対象物自体の形状に 従わされる。対象物の外点を決定するための第2方法において、円形の如く既知 の外部形状が、しばしば対象物の形状を近似する外側輪郭を特性付けるために使 用される。 外側輪郭領域の形状が対象物の形状を類似する第1方法に対して、本発明は、 一つのパスにおいて対象物の外点と内点の両方にアクセスする。対象物の周囲点 が決定され、行と続いて列でソートされ、行列ソート周囲バッファーを生ずる。 いったんそのような行列ソート周囲バッファーが獲得されたならば、この行列ソ ート周囲バッファーにおける各行に進み、そして各行において、この初期点から その行に対する開始列の前の所定数Nのピクセルにアクセスする。それから、行 におけるすべての点が、その行に対する開始列に達するまでアクセスされる。同 様に、所与の行に対する最終列から始まる最終列後のピクセルがアクセスされる 。結果として、開始列の前の所定数Nのピクセルと、所与の行に対する最終列後 の所定数Mのピクセル(ここで、MはNに等しくても良い)がアクセスされる。 それから、行列ソート周囲バッファーにおける次の行に進み、同一プロセスが繰 り返される。こうして、行列ソート周囲バッファーにおけるすべての行を通った 一つのパスにおいて、対象物の局所外側輪郭領域にアクセスするとともに、少な くとも一つの方向において内側輪郭の形状を保存する。 対象物の局所外部に入るために使用されるピクセル数N又はMを変化させるこ とにより、標本される外側輪郭領域のサイズが変化される。対象物のすぐ隣接し た局所外部領域を検査することが望ましいならば、N又はMは、非常に小さくさ れる。対象の対象物を包囲する大きな領域は、 N又はMを増大させることにより標本される。この第1方法により、内部並びに 外部特徴抽出は、評価される対象物が有意に分離されるならば、一つのパスにお いて行われる。開始列の前のN又はMピクセルにアクセスし、その行に対する局 所外部領域を特性付けるためにN又はMピクセルのグレーレベル情報を獲得する 際に、その行の開始列と終了列の間のすべてのピクセルに順次にアクセスし、同 様に内部領域のグレーレベル情報を獲得する。このようにして、所与の行に対す る開始列の前のN又はMピクセルと所与の行の終了列後のN又はMピクセルは、 外点情報をアクセスするために使用される。所与の行に対する開始列と終了列の 間のピクセルは、内点情報をアクセスするために使用される。 本発明の第2方法により、外側輪郭領域は、しばしば対象物の輪郭を近似する 、円形の如く所定の形状を使用して標本される。第2方法は、2つの工程又はパ スを含む。第1パスにおいて、対象物の各内点がアクセスされ、そして各内点は 、所定のグレーレベル値でラベル付けられる。それから、サイズパラメータが、 この対象物に対して算出される。このサイズパラメータは、例えば、対象物の面 積に基づき、対象物が幾分円形であるならば、等価半径が導出される。代替的に 、サイズパラメータは、不規則形状対象物の極点距離の直接の測度に基づく。そ れにも拘わらず、いったんサイズパラメータが対象物に対して獲得されたならば 、原サイズパラメータに基づいた第2に大きいサイズパラメータが、大周囲領域 の輪郭を決定するために算出される。いったん外側輪郭が決定されたならば、内 点を決定する方法が、大外側輪郭領域の内点にもう一度アクセスするために使用 される。 第2パスは、大外部領域の内点のすべてをアクセスするが、第1パス 中所定のグレーレベルでラベル付けられるこれらの点を無視する。換言すれば、 第1パスにおいて所定のグレーレベルでラベル付けられた点は、第2パスにおけ る分析のためにもはや考察されない。しかし、対象物の大外部領域において含め られたすべての他の点は、分析のために考察される。このように、第2パス中、 対象の対象物に対応するピクセルは所定のグレーレベルでラベル付けされ、こう して、第2パス中分析のために無視されるために、対象の対象物の外部の点のみ が含められる。 さらに、第2方法の第1パスは、2つのタスクを行うために実際に使用される 。所定のグレーレベルで内点をラベル付けするほかに、第1パスはまた、その対 象物の内部の特徴の算出を行うために対象物の内点にアクセスするために使用さ れる。換言すれば、対象物の内点が第1パス中アクセスされる時、内点グレーレ ベル情報は、色、テクスチャー又は既知パターンの存在の如く内部特徴を計算す るために、初期的に抽出される。内部グレーレベル情報をアクセスした後、内点 は、所定のグレーレベルでラベル付けられる。これらの2つの工程を行ったなら ば、第2パスが行われ、大外側輪郭の内点をアクセスし、所定のグレーレベルを 有する点を無視する。ゆえに、第2パスの後、対象物を包囲する局所外部情報を 得るほかに、対象物の内部特徴が第1パス中算出される。 対象物が相互に極めて近接して配置されるか、又は対象物が複雑であるならば 、2つのパスが上記の第1方法に対して望まれる。これを行うために必要な理由 は、隣接対象物の内点又は形状が複雑である同一対象物の内点が、評価される対 象物の外点として識別されないことを保証することである。この場合に、第1パ スは、評価される対象物の内点を決定し、それらを所定のグレーレベルでラベル 付けする。第2パスは、上 記の如く、各行又は列の開始からN又はMピクセルを画定する。 図面の簡単な説明 明細書に取り入れられ、その一部を構成する添付の図面は、発明の現在好まし い実施態様を例証し、そして上記の一般説明と下記の好ましい実施態様の詳細な 説明とともに、発明の原理を説明するために役立つ。 第1図は、本発明の第1実施態様による対象物の外点を決定するための第1方 法の工程を示すブロック図である。 第2A図は、時計回り方向においてトレースされた単純対象物の行及び列位置 座標値を表す行と列が指定された略図である。 第2B図は、第2A図に示された13個の点に対する行位置座標値、列位置座 標値と方向符号値を示す図表である。 第3図は、対象物の各周囲点の座標を決定するためのモジュールGET PE RIMの工程を示す流れ図である。 第4図は、時計回り方向においてトレースされた対象物に対する方向符号値を 示す略図である。 第5図は、反時計回り方向においてトレースされた対象物に対する方向符号値 を示す略図である。 第6A図と第6B図は、対象物の周囲点を具備する周囲バッファーを生成する モジュールLOAD BUFFERの工程を示す流れ図である。 第7図は、本発明の第1実施態様による対象物の外点を決定するための代替方 法の工程を示すブロック図である。 第8A図と第8B図は、対象物の内点を決定し、所定のグレーレベルでそれら をラベル付けするモジュールWRITE BUFの一部の工程を示す流れ図であ る。 第9図は、時計回り方向にトレースされた対象物に対するFILL索引テーブ ルである。 第10図は、反時計回り方向においてトレースされた対象物に対するFILL 索引テーブルである。 第11図は、対象物の外点を決定するために第1実施態様の方法が使用される 対象物と輪郭領域の概略図である。 第12A図は、赤緑青カラー空間を示す略図である。 第12B図は、赤緑青色相環を示す略図である。 第13A図〜第13D図は、本発明により対象物の外点を識別するモジュール READ COLORの一部の工程を示す流れ図である。 第14図は、対象物の外点を決定するための第1方法を使用する妥当対象物を 識別する全体方法の工程を示すブロック図である。 第15図は、対象物をフィルターするために使用されたモジュールCOL F ILTの工程を示す流れ図である。 第16図は、第2実施態様の方法が対象物の外点を決定するために使用される 対象物と輪郭領域の概略図である。 第17図は、本発明の第2実施態様により背景における対象物の外点を決定す る全体方法の工程を示すブロック図である。 第18図は、輪郭領域周囲バッファーを生成するモジュールCALC CIR CLEの工程を示す流れ図である。 第19A図と第19B図は、本発明の第2実施態様により対象物の外点を指定 するモジュールREAD COLORの工程を示す流れ図である。 第20図は、対象物の外点を決定するための第2方法を使用する妥当 対象物を識別する全体方法の工程を示すブロック図である。 第21図は、画像のグレーレベルヒストグラムを発生するために使用されるモ ジュールHISTOGRAMの工程を示す流れ図である。 第22図は、ヒストグラムのエントロピー関数が第1又は第2実施態様のいず れかの特定実現により最大化される如く、しきいグレーレベルをエントロピー的 に選択するために使用されるモジュールENTROPYの工程を示す流れ図であ る。 第23図は、変化する背景における単一の単純対象物の画像のグレーレベルヒ ストグラムである。 第24図は、少なくとも一つの候補対象物に対して画像を探索するために使用 されるモジュールSEARCH IMAGEの工程を示す流れ図である。 第25図は、画像を探索するために同様に使用されるモジュールFIND O BJECTの工程を示す流れ図である。 第26A図と第26B図は、対象物をトレースするために使用されるモジュー ルTRACE OBJECTの工程を示す流れ図である。 第27A図〜第27C図は、妥当対象物の識別が行われる本発明の第1及び第 2実施態様の特定実現に対する像のそれそれ、原、上側及び下側グレーレベルヒ ストグラムである。 第28図は、妥当対象物の識別が行われる第1及び第2実施態様の特定実現に よる候補対象物に対して画像を再帰的に探索するために使用されるモジュールA NALYZEの工程を示す流れ図である。 第29A図〜第29D図は、非均質対象物における冗長度を解消するために使 用されるモジュールCHK LISTの工程を示す流れ図であ る。 第30図は、第29A図〜第29D図に示された如く、モジュールCHK L ISTで使用されるモジュールSET STATの工程を示す流れ図である。 第31A図と第31B図は、均質対象物における冗長度を解消するために使用 されるモジュールCHK LISTの工程を示す流れ図である。 第32図は、第31A〜31B図に示された如く、モジュールCHK LIS Tで使用されるモジュールSET STATの工程を示す流れ図である。 第33A〜33B図は、非均質及び均質対象物における冗長度を解消するため に最終チェックを行うために使用されるモジュールFINAL CHKの工程を 示す流れ図である。 第34図は、第33A〜33B図に示された如く、モジュールFINAL C HKで使用されるモジュールINT STATの工程を示す流れ図である。 第35図は、妥当対象物の識別が行われる本発明の第1及び第2実施態様で使 用されるシステムの構成要素を示す概略図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 添付の図面に示された如く、発明の好ましい実施態様を詳細に参照する。 本発明の第1実施態様により、背景における対象物の外点を決定する方法が設 けられる。第1図は、本発明の全体方法を示すブロック図である。方法は、第1 図のブロックAに示された如く、対象物と背景の画像を発生する工程を含む。ま た、本発明の方法のいずれにおいても、背景 は固定又は可変である。また、本発明の方法のいずれにおいても、これらの方法 を実現するために使用されたハードウェアは、画像が発生される時、最初に初期 化されなければならない。対象物と背景の画像は、カメラによって発生される。 CCDカメラが、一般に、本発明の方法で使用されるが、任意の形式のカメラが 、本発明の一般原理に反することなく使用される。画像は、それから、フレーム グラバー又はビデオデジタイザーによってデジタル化され記憶される。 本発明の外点を決定するための第1方法はまた、第1図のブロックBに示され た如く、対象物に対して画像を探索する工程を含む。探索工程は、全体対象物を 探索することを含む。問題の対象物の識別特徴が対象物の特別部分にあることが 既知である場合に、探索工程は、対象物のその部分のみを探索することを含む。 探索工程は、例えば、自動計算しきい値又は使用者選択しきい値を使用して、任 意の方式で行われる。 外点を決定するための第1方法は、さらに、対象物をトレースすることにより 行われる対象物の周囲点を決定する工程を含む。この工程は、第1図のブロック Cに示される。各周囲点の座標は、モジュールGET PERIMによって決定 される。GET PERIMの工程は、第3図に示される。GET PERIM モジュールの基本原理は、”Digital Image Processin g” by Rafael C.Gonzalez and Paul Win tz、Second Ed.、Addison−Wesley Publish ing Company、Reading、Massachusetts(19 87)において記載されたものに類似する。一つの事例において、対象物の周囲 点を決定する工程は、時計回り方向において順次に対象物をト レースすることを含む。別の事例において、対象物の周囲点を決定する工程は、 反時計回り方向において順次に対象物をトレースすることを含む。 外点を決定するための第1方法はまた、周囲バッファーを生成する工程を含む 。この工程は、第1図のブロックDによって一般に示され、下記の第6A図と第 6B図に具体的に示された如く、モジュールLOAD BUFFERによって実 行される。周囲バッファーは、モジュールGET PERIMによって決定され る如く周囲点を具備する。 第2A図は、時計回り方向においてトレースされた単純対象物に対する概略を 示す。例示の目的のために、13個の周囲点が示される。各周囲点は、行位置座 標値、列位置座標値と方向符号ベクトルを有する。この文脈において、行と列は 、水平行と垂直列である必要はないことが注目される。むしろ、対象物を通った 任意の線セグメントは、適正な座標軸を指定することにより行又は列に変換され る。方向符号ベクトルは、各周囲点に対して第1及び第2方向符号値を具備する 。第1方向符号値は、GET PERIMモジュールによって決定される如く、 各それぞれの周囲点の次の周囲点に対する関係を記述し、そして第2方向符号値 は、GET PERIMモジュールによって決定される如く、各それぞれの周囲 点の前周囲点に対する関係を記述する。下記の如く、「次又は前点」の規定は、 対象物がトレースされる方向による。周囲バッファーの第i部材は、方向符号記 述子(xi、yi、vectori)によって表記され、ここで、xiは行位置座標 値、yiは列位置座標値、そしてvectoriは、次の情報を含む方向符号ベク トルである。 (i)nextiは、次の周囲点への方向符号値である。そして (ii)previは、前点から現点への方向符号値である。 第2B図は、第2A図に示された13個の点に対する行位置座標値、列位置座 標値と第1及び第2方向符号値を示す図である。例えば、点13は、2の行位置 座標値、1の列位置座標値、及び1の第1方向符号値と7の第2方向符号値を有 するとして表記される。 本発明において、方向符号値は、一周囲点の隣接周囲点(次周囲点又は前周囲 点)への方向により、0〜7の範囲を取る。本発明に対する方向符号値は、第4 図と第5図に示される。第5図の方向符号値は、第4図に示された値を90°だ け回転させることにより導出される。第4図に示された方向符号値のセットの適 用は、第5図に示された方向符号値と反対に、以下に議論される周囲バッファー をソートする方法による。第4図から見られる如く、nextiがゼロに等しい ならば、次周囲点は、現周囲点の垂直上、かつ同一列にある。一周囲点から次周 囲点への方向符号の値が、対象物がモジュールGET PERIMによってトレ ースされる向きによることを認識することは重要である。対象物が時計回り方向 にトレースされるならば、周囲点に関連した方向符号は、対象物が反時計回り方 向においてトレースされる場合とは異なる。 モジュールGET PERIMの工程は、第3図に示される。第3図に示され た如く、ブロックAは、対象物における第1点に現点をセットする。それから、 判定菱形Bは、次周囲点が検出されたか尋ねる。そうでなければ、トレース対象 物は無効であり、そしてモジュールは、ブロックCに示された如く完了される。 次周囲点が検出されたならば、行及び列位置座標値が、第3図のブロックDに示 された如く周囲バッファーに記憶される。現点は、第3図のブロックCに示され た如く、次周囲点に セットされる。それから、判定菱形Fは、現点が第1周囲点であるかを尋ねる。 そうでなければ、判定菱形B、ブロックC−Eと判定菱形Fによるループが、現 点が第1周囲点になるまで反復される。判定菱形Fの回答が肯定であるならば、 モジュールGET PERIMが完了される。 周囲バッファーを生成するモジュールLOAD BUFFERの工程は、第6 A図と第6B図に示される。ブロックAに示された如く第1工程において、現点 は、周囲バッファーにおける第1点にセットされる。それから、判定菱形Bは、 現点がバッファーにおける最終点を越えるかを尋ねる。そうならば、LOAD BUFFERモジュールが、第6A図のブロックCにおいて示された如く完了さ れる。現点がバッファーにおける最終点を越えないならば、判定菱形Dは、現点 がバッファーにおける第1点であるかを尋ねる。そうならば、ブロックEは、バ ッファーにおける最終点として前点をセットする。現点がバッファーにおける第 1点でないならば、判定菱形Fは、現点がバッファーにおける最終点であるかを 尋ねる。そうならば、ブロックGは、バッファーにおける第1点として次点をセ ットする。前点が周囲バッファーにおける最終点としてセットされた後、現点が 周囲バッファーにおける第1点としてセットされた又は次点が周囲バッファーに おける第1点としてセットされたならば、及び現点が周囲バッファーにおける最 終点であるならば、次点と現点の間の行座標値の差が、第6A図のブロックHに おいて示された如く、算出され、バッファーに記憶される。この差は、△ROWNEXT として指定される。次点と現点の間の列座標値の差は、第6A図のブロック Iに示された如く、算出され、バッファーに記憶される。この差は、△COLNE XT として指定される。現点と前点の間の行座標値の差が、第6 B図のブロックJにおいて示された如く、算出され、バッファーに記憶される。 この差は、△ROWPREVとして指定される。次に、現点と前点の間の列座標値の 差が、ブロックKに示された如く、算出され、バッファーに記憶される。この差 は、△COLPREVとして指定される。それから、現点は、ブロックLに示された 如く、バッファーにおける次周囲点に移動され、そしてモジュールは、第6A図 の判定菱形Bに復帰する。BとD〜Lによるループは、現点がバッファーにおけ る最終点を越えるまで継続し、この点において、LOAD BUFFERモジュ ールが、ブロックCに示された如く完了される。 外点を決定するための第1方法の第1バージョンはまた、行列ソートされた周 囲バッファーを生成するために、最初に行により、それから列により、周囲バッ ファーにおける周囲点をソートする工程を含む。この工程は、第1図のブロック Eに示される。このソーティング工程は、時計回り又は反時計回り方向のいずれ かにおいて対象物をトレースするために行われる。このソーティング工程は、R obert Sedgewickによって教科書Algorithms in C、Addison Wesley、1990において記載された標準「シェル ソート」技術によって行われる。各周囲点に関連した「vectori」情報は 、ソート中、点に関して移動することが注目される。 外点を決定するための第1方法の第1バージョンの実現において、対象物は、 時計回り方向においてトレースされ、そして周囲点は、少なくとも一つの行ソー ト周囲点を具備する行ソート周囲バッファーを生成するために、最初に行により ソートされる。周囲点は、最小行位置座標値を有する点が、バッファーの先頭( バッファーのシーケンスの第1要素 を意味する)に置かれる如く、昇順にソートされる。代替的に、周囲点は、最大 行位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる如く、降順にソートさ れる。 第1方法の第1バージョンのこの一つの実現において、行ソートされた周囲バ ッファーにおける周囲点は、少なくとも一つの行列ソート周囲点を具備する行列 ソート周囲バッファーを生成するために、列によりソートされる。列により周囲 点をソートする工程は、昇順に周囲点をソートすることを含む。バッファーが昇 順に行により、続いて列によりソートされた場合に、最小列位置座標値と最小行 位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる。バッファーが降順に行 により、続いて列によりソートされた場合に、最小列位置座標値と最大行位置座 標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる。 外点を決定するための第1方法の第1バージョンの別の実現において、対象物 は、反時計回り方向においてトレースされ、そして周囲バッファーにおける周囲 点は、少なくとも一つの行ソート周囲点を具備する行ソート周囲バッファーを生 成するために、行によりソートされる。行により周囲点をソートする工程は、最 小行位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる如く、昇順に周囲点 をソートすることを含む。代替的に、行により周囲点をソートする工程は、最大 行位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる如く、降順に周囲点を ソートすることを含む。 第1バージョンのこの他の実現において、行ソート周囲バッファーにおける周 囲点は、少なくとも一つの行列ソート周囲点を具備する行列ソート周囲バッファ ーを生成するために、列によりソートされる。列によ り行ソート周囲点をソートする工程は、降順に周囲点をソートすることを含む。 バッファーが昇順に最初に行により、続いて列によりソートされた場合に、最大 列位置座標値と最小行位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる。 バッファーが降順に最初び行により、続いて列によりソートされた場合に、最大 列位置座標値と最大行位置座標値を有する点は、バッファーの先頭に置かれる。 外点を決定するための第1方法の第2バージョンの一つの実現において、対象 物は、時計回り方向においてトレースされ、そして周囲バッファーにおける周囲 点は、少なくとも一つの列ソート周囲点を具備する列ソート周囲バッファーを生 成するために、列によりソートされる。列により周囲点をソートする工程は、最 小列位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる如く、昇順に周囲点 をソートすることを含む。代替的に、列により周囲点をソートする工程は、最大 列位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる如く、降順に周囲点を ソートすることを含む。 第2バージョンのこの実現において、列ソートバッファーにおける周囲点は、 それから、少なくとも1つの列行ソート周囲点を具備する列行ソート周囲バッフ ァーを生成するために、行によりソートされる。行により周囲点をソートする工 程は、降順に列ソート周囲点をソートすることを含む。バッファーが昇順に列に より、続いて行によりソートされた場合に、最大行位置座標値と最小列位置座標 値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる。バッファーが降順に列により、 続いて行によりソートされた場合に、最大行座標値と最大列座標値を有する点は 、バッファーの先頭に置かれる。 外点を決定するための第1方法の第2バージョンの別の実現において、対象物 は、反時計回り方向においてトレースされ、そして周囲バッファーにおける周囲 点は、少なくとも一つの列ソート周囲点を具備する列ソート周囲バッファーを生 成するために、列によりソートされる。列により周囲点をソートする工程は、最 小列位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる如く、昇順に周囲点 をソートすることを含む。代替的に、列により周囲点をソートする工程は、最大 列位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる如く、降順に周囲点を ソートすることを含む。 第2バージョンのこの他の実現において、列ソート周囲バッファーにおける周 囲点は、少なくとも一つの列行ソート周囲点を具備する列行ソート周囲バッファ ーを生成するために、行によりソートされる。列ソートバッファーにおいて行に より周囲点をソートする工程は、昇順に周囲点をソートすることを含む。バッフ ァーが昇順に最初に列により、続いて行によりソートされた場合に、最小行位置 座標値と最小列位置座標値を有する点が、バッファーの先頭に置かれる。バッフ ァーが降順に最初に列により、続いて行によりソートされた場合に、最小行位置 座標値と最大列位置座標値を有する点は、バッファーの先頭に置かれる。 本発明の第1方法はまた、対象物の外点を指定する工程を具備する。この工程 は、第1図のブロックFに一般に示され、そして第13A図〜第13D図に関し て詳細に説明される。外側輪郭領域24が第1方法により規定された不規則形状 対象物22が、第11図に示される。周囲バッファーにおける周囲点が最初に行 により、それから列によりソートされる第1方法の第1バージョンにおいて、指 定工程は、最小列位置座標値 を有する周囲点から所定ピクセル数N前、及び各行に対して最大列位置座標値を 有する周囲点から所定ピクセル数M後の各行におけるすべての点を対象物の外点 として指定することを含む。この文脈において、「前」ピクセルは、それぞれの 行において最小列座標値を有する周囲点よりも小さい列座標値を有するピクセル を意味する。この文脈において、「後」ピクセルは、それぞれの行において最大 列座標値を有する周囲点よりも大きな列座標値を有するピクセルを意味する。周 囲バッファーにおける周囲点が最初に列により、それから行によりソートされる 第2バージョンにおいて、指定工程は、最小行位置座標値を有する周囲点から所 定数M又はN又は別の値Pのピクセル数前、及び各列に対して最大行位置座標値 を有する周囲点から所定数M、N、P又は別の値Qのピクセル数後の列における すべての点を対象物の外点として指定することを含む。 両直交方向において情報を導出するために、2つの直交方向において原周囲バ ッファーにおいて周囲点をソートすることが必要である。従って、本発明の第1 方法の第1バージョンは、さらに、列行ソート周囲バッファーを生成するために 、列により、それから行により周囲バッファーにおける周囲点をソートする付加 工程を具備する。それから、指定工程は、最小行位置座標値を有する周囲点から 所定数M、N、P、Q又は別の値Rのピクセル数前、及び各それぞれの列に対し て最大行位置座標値を有する周囲点から所定数M、N、P、Q、R又は別の値S のピクセル数後の各列におけるすべての点を対象物の外点として指定することを 含む。本発明の第1方法の第2バージョンは、さらに、行列ソート周囲バッファ ーを生成するために、行により、それから列により周囲バッファーにおける周囲 点をソートする付加工程を具備する。それから、指定工程 は、最小列位置座標値を有する周囲点から所定数M、N、P、Q、R、S又は別 の値Tのピクセル数前、及び各それぞれの行に対して最大列位置座標値を有する 周囲点から所定数M、N、P、Q、R、S、T又は別の値Vのピクセル数後の各 列におけるすべての点を対象物の外点として指定することを含む。M、N、P、 Q、R、S、T又はVは、確固とした実際の応用において異なる値であるが、こ れらの変数は、しばしば、同一値例えばMに等しく選ばれることが注目される。 さらに、本発明の第1実施態様の第1方法により、対象物の内点を「無視」す ることにより、背景における対象物の外点を決定する別の方法が設けられる。「 無視」とは、内点を決定し、後述される如く、割引される所定のグレーレベル値 をそれらに割り当てることを意味する。この方法の工程は、一般に、第7図のブ ロック図に示される。方法は、第7図のブロック図に示された如く、対象物と背 景の画像を発生する工程を具備する。画像は、外点を決定するために第1方法に 関して上述された如く発生される。 内点を無視することにより外点を決定するための方法はまた、第7図のブロッ クBにおいて示された如く対象物の画像を探索する工程を具備する。第1方法に おける如く、探索工程は、各全対象物を探索することを含む。あるいは、問題の 対象物の識別特徴が、対象物の特別部分にあることが既知である場合に、探索工 程は、対象物のその部分のみを探索することを含む。第1方法に関する上記の如 く、探索工程は、例えば、自動計算しきい値又は使用者選択しきい値を使用して 、任意の方式で行われる。 内点を無視することにより外点を決定するための方法は、さらに、対 象物をトレースすることにより行われる対象物の周囲点を決定する工程を含む。 この工程は、第7図のブロックCに示される。各周囲点の座標は、第3図に関し て記載された如く、モジュールGET PERIMによって決定される。 内点を無視することにより外点を決定するための方法はまた、対象物の内点を 決定する工程を具備する。この工程は、第7図のブロックDにおいて示される。 これは、多様な方法、例えば、上記のChangとLeu又はKaiにおいて記 載された方法により行われる。代替的に、内点は、周囲点の状態変数を決定し、 その変数から、同一線セグメントにおける内点を指定することにより決定される 。 さらに詳細には、周囲点の状態変数が決定され、その変数から、同一線セグメ ントにおける内点が指定され、内点を無視することにより外点が決定される時、 対象物の内点は、各周囲点に対して第1及び第2値の一方を有する状態変数を割 り当てることにより決定される。この工程は、この方法の第1パスを示す、第8 A図と第8B図の流れ図に示された如く、モジュールWRITE BUFにおい て実行される。状態変数の第1値は、「FILL」であり、そして状態変数の第 2値は、「NO FILL」である。状態変数の値は、第1及び第2方向符号値 nextiとpreviによって決定される。方向符号値は、使用される周囲バッ ファーをソートするバージョンにより、第4図と第5図により決定される。第1 方法の第1バージョンにおける如く、周囲バッファーにおける点が、まず行によ り、続いて列によりソートされるならば、第4図における方向符号値が使用され る。第1方法の第2バージョンにおける如く、周囲バッファーにおける点が、ま ず列により、続いて行によりソートさ れるならば、第5図に示された方向符号値が使用される。nextiとprevi をFILL又はNO FILLにマップするための規則は、第9図に示された如 く、FILL索引テーブル(LUT)において時計回り方向にトレースされた対 象物に対して要約される。nextiとpreviをFILL又はNO FILL にマップするための規則は、第10図に示された如く、FILL索引テーブル( LUT)において反時計回り方向にトレースされた対象物に対して要約される。 第9図と第10図の索引テーブルにおいて、FはFILLを表し、そしてNFは 、NO FILLを表す。第9図と第10図の索引テーブルは、対象物の局所凹 所又は凸所に基づき、経験的に導出される。 周囲点の状態変数を決定する実施態様により対象物の内点を決定する工程は、 さらに、検査される周囲点と同一の線セグメント上の、ソート周囲バッファーに おける検査周囲点と次周囲点の間にある各点を、対象物の内点として指定する工 程を含み、ここで、検査周囲点は、状態変数の第1値FILLを割り当てられる 。この工程は、第8A図と第8B図に示された如くモジュールWRITE BU Fにおいて実行される。第8A図と第8B図は、内点を無視することにより、外 点を決定するための方法の第1バージョンの第1実現にための流れ図であり、類 似の流れ図は、第1バージョンの他の実現と第2バージョンの両実現に対して存 在することが理解される。周囲バッファーにおける周囲点がまず行により、続い て列によりソートされる第1バージョンにおいて、検査される周囲点と同一の行 にあり、行列ソート周囲バッファーにおいて検査周囲点と次周囲点の間にある各 点は、内点として指定される。周囲バッファーにおける周囲点が、まず列により 、続いて行によりソートされる第2 バージョンにおいて、検査される周囲点と同一の列にあり、列行ソート周囲バッ ファーにおいて検査周囲点と次周囲点の間にある各点は、対象物の内点として指 定される。 第8A図と第8B図は、第11図に示された対象物22とその輪郭領域24の 如く、不規則形状対象物のための外側輪郭を決定する前に、本発明の第1方法の ための第1パスの随意的な使用を示す。第1方法の第1パスにおいて、対象物の 内点は、所定グレーレベル値をラベル付けられる。第8A図のブロックAに示さ れた如く、第1実施態様の第1実現に対してランされるWRITE BUFの第 1工程は、周囲バッファーの第1点に現点をセットするものである。それから、 判定菱形Bは、現点が周囲バッファーの最終点を越えるかを尋ねる。そうならば 、モジュールは、ブロックCにおいて示された如く完了される。現点が最終点を 越えないならば、現点は、ブロックDに示された如く、内点としてラベル付けさ れる。それから、判定菱形Eは、現点がバッファーにおける次点と同一点である かを尋ねる。そうならば、現点は、ブロックFに示された如く、冗長性としてラ ベル付けされる。それから、判定菱形Hは、現点と次点の状態変数がFILLに 等しいかを尋ねる。回答が肯定であるならば、READ COLORは、ブロッ クJに示された如く、現点と同一行における次点に移動する。回答が否定である ならば、現点は、ブロックIに示された如く、バッファーにおける次点にセット され、そしてモジュールは、判定菱形Bに復帰する。判定菱形Eに戻って、現点 がバッファーにおける次点と同一点でないならば、判定菱形Gは、現点の状態変 数がFILLに等しいかを尋ねる。そうでないならば、モジュールは、判定菱形 Bに復帰する。BとD〜Iによるループは、現点が最 終点を越え、この時、第8A図と第8B図に示された如くWRITE BUFの 一部が第8A図のブロックCに示された如く完了されるまで継続する。判定菱形 Gに戻って、現点の状態変数がFILLに等しいならば、モジュールWRITE BUFは、ブロックJに示された如く、現点と同一行における次点に移動する 。それから、判定菱形Kは、次点の列座標が周囲バッファーにおける次周囲点の 列座標以下であるかを尋ねる。そうならば、次点が、ブロックLに示された如く 、内点として識別される。第8B図のブロックLに示された如く対象物の内点を 識別した後、各内点のグレーレベル値が決定され、そして対象物が、下記の如く グレーレベル値を使用することにより特性付けられる。加えて、所定のグレーレ ベルは、対象物をラベル付けするために、各内点に対応するバッファー画像にお ける点に割り当てられる。バッファー画像は、画像メモリ領域と同一次元を有す るメモリの領域である。画像メモリ領域における各ピクセルは、バッファー画像 において対応する位置を有する。所定グレーレベル値を割り当てることにより、 (1)非占有グレーレベル値を選択すること、又は(2)グレーレベル値、好ま しくは疎に占有された値を選択し、選択グレー値が非占有である如く、その選択 値を有するすべてのピクセルを新グレーレベル値にシフトすることが意図される 。次点がブロックLに示された如く内点として識別された後、ブロックJと菱形 Kによるループは、次点の列座標が周囲バッファーにおける次周囲点の列座標よ りも大きくなるまで継続する。それから、現点は、ブロックMに示された如く、 バッファーにおける次周囲点にセットされる。B−Mによるループは、現点がバ ッファーにおける最終点を越えるまで継続し、この点において、第8A図と第8 B図に示されたWRITE B UFの一部が、第8A図のブロックCに示された如く完了される。 周囲点の状態変数を決定する実施態様により対象物の内点を決定する工程は、 さらに、冗長性周囲点をチェックする工程を具備する。この工程は、判定菱形F とブロックGにより、第8A図と第8B図に示された如く、モジュールWRIT E BUFにおいて行われる。冗長性周囲点は、対象物の順次トレース中2回以 上アクセス又は横断された点である。例えば、これは、トレース工程中2回以上 交差された点である交差点で発生する。この冗長性内点チェックが行われる時、 同一線セグメント上にある各冗長性周囲点と次周囲点の間にあるすべての点を対 象物の内点として指定する工程は、各冗長性周囲点のすべての場合が状態変数( FILL)の第1値を割り当てられる時のみ発生する。 内点を無視することにより外点を決定するための方法はまた、各対象物に対し て外側輪郭領域を規定する工程を具備する。この工程は、第7図のブロックFに おいて示される。この工程は、不規則形状とその輪郭領域を有する対象物を示す 第11図を参照して説明される。各対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程 は、周囲点を具備する周囲バッファーを生成する下位工程と、行により、それか ら列により周囲バッファーにおける周囲点をソートし、行列ソートされた周囲バ ッファーを生成する下位工程とを具備する。周囲バッファーを生成する工程は、 第6図に示された上記のモジュールLOAD BUFFERによって行われる。 周囲バッファーは、第3図に示された上記のモジュールGET PERIMによ って決定された周囲点を具備する。 内点を無視することにより外点を決定する方法はまた、各それぞれの行に対し て最小列位置座標値を有する周囲点から所定数Nのピクセル前 にあり、最大列位置座標値を有する周囲点から所定数のピクセルにある各行にお けるすべての点を対象物の外点として指定する工程を具備する。この工程は、第 7図のブロックKにおいて示される。加えて、各指定外点は、所定グレーレベル 値以外の値を有するならば、それは外点として割り引かれる。このように、指定 点は、対象物又は隣接対象物の内点ではないことが保証される。 技術における当業者には、いろいろな修正及び変形が、本発明の範囲又は精神 に反することなく、発明の方法において行われることは明らかであろう。例えば 、第1方法の修正された代替方法において、外側輪郭領域は、上記の最初に行に より、それから列によるのとは反対に、最初に列により、それから行により、周 囲バッファーにおける周囲点をソートし、対象物に対して列行ソートされた周囲 バッファーを生成することにより規定される。各それぞれの列に対して最小行位 置座標値を有する周囲点から上記の所定数M又はNのピクセル前で、かつ最大行 位置座標値を有する周囲点から所定数M又はN又は異なるPのピクセル後にある 点は、対象物の外点として指定される。最初に行により、それから列により周囲 点をソートする代替的な第1方法の上記の説明における如く、修正された代替点 な第1方法において、各指定外点は、所定グレーレベル値以外の値を有する。 カラーは、後述される如く、外点が指定された対象物を特性付けるために、即 ち、対象物を妥当化するための所定属性値として使用される。カラーが、対象物 を特性付けるために、即ち、対象物を妥当化するための所定属性値としてこのよ うに使用される時、候補対象物の少なくとも一つの内点及び/又は外点の少なく とも一つのカラーパラメータが算出 される。カラーパラメーターとは、対象物の純色量に関係したパラメーターが意 図される。さらに具体的に、カラー理論において使用された3つの共通パラメー ターは、”Color Science、Concepts and Meth ods、Quantitative Data and Formulae”、 by G.Wyszecki and W.S.Stile、John Wil ey & Sons(1967)において規定された如く、色相、彩度と明度で ある。第1実施態様の好ましい応用において、カラーパラメーター色相のみが、 算出される。しかし、カラーパラメーター又はカラーパラメーターの組み合わせ が、その純色量により候補対象物を識別又は特性付けるために使用されることは 明らかである。 点のグレーレベルは、標準カラー理論の「RGB」情報を使用して記述され、 Rは赤色を示し、Gは緑色を示し、そしてBは青色を示す。第12A図において 、RGBカラー空間の記述が示され、そして第12B図において、RGB色相環 として公知のその空間の単純化が示される。色相角として公知の相対色相パラメ ーターを算出する簡単な方法が、第12A図と第12B図を参照して示される。 対象物の色相角の値は、赤色、緑色と青色の相対混合の測度であるRGB色相環 における角度θであることから、0°〜360°の範囲を取る。角度φは、選択 された「オフセット角度」であり、特定応用に対して最適化される調節可能なパ ラメーターである。角度φは、対象問題に対して、妥当対象物の色相角がいずれ も、0°〜360°に近くない如く選定される。0°(又は360°)角度を回 避する理由は、この角度に対して色相角の値における不連続性による。 対象物における各内点の色相角が算出される。色相角θは、次の方程式を使用 して、RGB色相環から算出される。 a=Rcos(φ)+Gcos(120+φ)+Bcos(240+φ) ( 1) b=Rsin(φ)+Gsin(120+φ)+Bsin(240+φ) ( 2) ここで、θ=色相角=tan-1(b/a) φ=調整可能なオフセット角、度 R=画像を赤色フィルターを通して見た時、画像における点のグレーレベル B=画像を青色フィルターを通して見た時、画像における点のグレーレベル G=画像を緑色フィルターを通して見た時、画像における点のグレーレベル a、b=色相環へのR、G、Bベクトルの投射 平均色相は、各内点の色相角を対象物で平均化することにより導出される。 RGB色相環における色相角ベクトルの長さである色度は、対象物がどの程度 の色を有するかの測度であり、次の如く算出される。 色度=a2+b2 (3) 平均色相角と色度は、対象物の色相内容を決定するために使用される。対象物 を特性付けるために使用されるこれらのパラメーターは、以下に十分に説明され る如く、対象物を識別するために所定属性値と比較される。外点を決定するため の第1方法が、第13A図〜第13D図にお いて詳細に示され、第8A図と第8B図に関して記載された如く、それ自体とし て又は第1パスに関連した第2パスとして使用される。第13A図のブロックA に示された如く、第1方法の第1バージョンの第1実現に対してランされるRE AD COLORの第1工程は、周囲バッファーの第1点に現点をセットし、そ してFILLPREV状態を偽にセットするものである。FILLPREVは、 現周囲点にすぐ先行する点のFILL状態値を指示する状態変数である。FIL LPREVとFILLの状態変数は、トレースの方向により、第8図と第9図の 現点の方向符号ベクトルとLUTによって決定される。それから、判定菱形Bは 、現点が周囲バッファーの最終点を越えるかを尋ねる。そうならば、モジュール は、ブロックCにおいて示された如く完了される。現点が最終点を越えないなら ば、判定菱形Dは、現点のFILLPREV状態が偽であるかを尋ねる。そうな らば、現点は、ブロックEに示された如く、内点としてラベル付けされ、そして モジュールは、判定菱形Fに進み、現周囲点が所与の行における第1点であるか を尋ねる。FILLPREVが偽に等しくないならば、モジュールは、判定菱形 Fに直接に進む。現周囲点が所与の行における第1点であるならば、現外点は、 現点と同一行位置座標値を有するようにセットされ、そして列位置座標値は、現 点の列位置座標値から所定数Nのピクセルを控除した値にセットされる。この数 Nは、指定工程の説明において記載された如く所定数である。それから、モジュ ールは、第13C図の判定菱形Hに進む。現周囲点が所与の行における第1点で ないならば、モジュールは、以下にさらに説明される如く、第13B図の判定菱 形Lに進む。 第13C図の判定菱形Hは、現外点の列位置座標値が現点の列位置座 標値に等しいかを尋ねる。そうでないならば、第13C図の判定菱形Iは、バッ ファー画像における現外点に対応する点が所定のグレーレベル値を有するか、又 は現外点のグレーレベル値が境界値に等しいかを尋ねる。境界値は、対象の画像 の境界を規定するために画像を探索する時点においてセットされた異なる所定グ レーレベル値である。これらの質問に対する回答が否であるならば、現外点の色 相及び色度は、ブロックJにおいて示された如く算出され、そして現外点の列位 置座標値が、ブロックKにおいて示された如く算出される。判定菱形Iにおける 質問の一つへの回答が肯定であるならば、モジュールは、ブロックKに直接に進 み、そして現外点の列位置座標値が算出される。それから、モジュールは判定菱 形Hに復帰し、そして菱形HとI、及びブロックJとKを通ったループが、現外 点の列位置座標値が現点の列位置座標値に等しくなるまで継続する。この点にお いて、モジュールは、第13B図の判定菱形Lに行く。 第13B図の判定菱形Lは、現点が周囲バッファーにおける次点と同一である かを尋ねる。そうならば、現点は、ブロックMに示された如く冗長点としてラベ ル付けられる。それから、判定菱形Nは、現点と次点の状態値がFillに等し いかを尋ねる。そうでないならば、現点は、バッファーにおける次点にセットさ れ、そしてモジュールREAD COLORは、第13A図の判定菱形Bに復帰 する。B−Pによるループは、現点が周囲バッファーにおける最終点を越えるま で継続する。また、判定菱形Lに戻って、現点が周囲バッファーにおける次点と 同一でないならば、モジュールは、判定菱形Oに進む。現点の状態値がFILL に等しくないならば、現点は、バッファーにおける次点にセットされ、そ してモジュールは、第13A図の判定菱形Bに復帰し、B−Pによるループは、 現点が周囲バッファーにおける最終点を越えるまで継続する。この点において、 モジュールは、ブロックCに示された如く完了する。現点と次点の状態値がFi llに等しいならば、モジュールは、ブロックQに進み、現点と同一行における 次点に移動する。 判定菱形Oに戻って、現点の状態値がFillに等しいならば、モジュールは 、ブロックQに示された如く、現点と同一行における次点に移動する。第13B 図に示された如く判定菱形Rは、次点の列位置座標値がバッファーにおける次周 囲点の列位置座標値以下であるかを尋ねる。そうならば、次点は、内点として識 別され、そしてカラーパラメータは、第13B図のブロックSに示された如く算 出される。モジュールREAD COLORは、ブロックQに復帰し、そしてQ −Sによるループは、次点の列位置座標値がバッファーにおける次周囲点の列位 置座標値よりも大きくなるまで継続する。次点の列位置座標値がバッファーにお ける次周囲点の列位置座標値よりも大きいならば、モジュールは、第13D図に おける判定菱形Tに進む。 第13D図の判定菱形Tは、現点が行における最終周囲点であるかを尋ねる。 そうでないならば、FILLPREVは、第13D図のブロックUにおいて示さ れた如く、現点の状態値にセットされる。それから、現点は、第13D図のブロ ックVに示された如く、周囲バッファーにおける次点にセットされる。それから 、モジュールは、第13A図の判定菱形Bに進み、そしてB−Vによるループは 、現点が最終点を越えるまで継続し、この時点において、モジュールはブロック Cにおいて示された如く完了される。判定菱形Tに戻って、現点が行における最 終周囲点 であるならば、ブロックWに示された如く、現外点は、周囲バッファーにおける 次点と同一行位置座標値と、周囲バッファーにおける次点の列位置座標値に1を 加えた列位置座標値を有するようにセットされる。判定菱形Xは、現外点の列位 置座標値が、上記の如く、次周囲点の列位置座標値にある数Nを加えた値以下で あるかを尋ねる。そうでないならば、判定菱形Yは、バッファー画像における現 外点に対応する点が所定グレーレベルを有するか、又は現外点のグレーレベル値 が境界値に等しいかを尋ねる。これらの両質問に対する回答が否であるならば、 現外点の色相と色度は、ブロックZに示された如く算出される。それから、現外 点の列位置座標値が、ブロックZZに示された如く増分される。バッファー画像 における現外点に対応する点が所定グレーレベルを有するか、又は現外点のグレ ーレベル値が境界値に等しいならば、モジュールは、ブロックZZに直接に進み 、そして現外点の列位置座標値が、ブロックZZに示された如く増分される。菱 形XとY、及びブロックZとZZを通ったループは、現外点の列位置座標値が、 上記の如く、次周囲点の列位置座標値とある数Nを加えた値以下になるまで継続 する。これが発生する時、現点は、周囲バッファーにおける次点にセットされ、 そしてモジュールは、第13A図の判定菱形Bに復帰する。B−ZZによるルー プは、現点が最終点を越えるまで継続し、この時点において、モジュールは、ブ ロックCに示された如く、完了される。 第1実施態様の特定応用により、背景において少なくとも一つの妥当対象物所 定属性値を有する少なくとも一つの妥当対象物を識別する方法が設けられる。こ の特定応用は、以後、第1識別方法と呼ばれる。この第1識別方法の全体工程は 、第14図のブロック図に示される。方法は、 第14図のブロックAに示された如く、対象物と背景の画像を発生する工程を具 備する。対象物と背景の画像は、第1実施態様に関して上記された如く発生され る。 第1識別方法はまた、候補対象物が少なくとも一つの候補対象物属性値を有す る場合に、少なくとも一つの自動計算しきい値を使用して、少なくとも一つの候 補対象物に対して画像を探索する工程を含む。この工程は、第14図のブロック Bにおいて示される。この応用においては、第1決定方法における如く、全対象 物が探索される。しかし、問題の対象物の所定属性値である識別特徴が対象物の 特定部分にあることが既知の事例において、探索工程は、対象物の部分のみを探 索することを含む。自動計算しきい値は、いろいろな方法で決定される。例えば 、自動計算しきい値は、以下に記載される如く、Kapur他、”A New Method for Gray−Level Picture Thresh olding Using the Entropy of the Hist ogram”、Comp.Graphics and Image Proc. 、29、1985、pp.273−285において記載されたヒストグラム又は 、Pal and Palにおける論文”Entropic Threshol ding”、Signal Processing、Vol.16、1989、 pp.97−108において記載された同時発生マトリックスから導出されたエ ントロピーを使用して決定される。 候補対象物を識別し妥当化するために画像を自動的にしきい化する能力は、製 造及び産業プロセスを監視制御するために「オンライン」画像分析を行うことを 可能にする。しきい値(又は複数のしきい値)は画像 毎のベースにおいて調整されなければならないために、この能力は、手動しきい 化機構が使用されるならば可能ではない。非監視自動対象物識別の実施は、広範 囲の産業上の応用に対して画像分析技術の使用を可能にする。背景が不測に変化 する環境において、自動計算しきい値を使用しない多数の方法が失敗する場合に 、下記の如く、多重自動しきい値の再帰的算出が、特に強力である。 第1識別方法はまた、候補対象物の周囲点を決定する工程を含む。この工程は 、第14図のブロックCにおいて示される。上記の如く、各周囲点は、行位置座 標値と列位置座標値を有する。対象物の各周囲点の座標は、第3図に関して記載 された如くモジュールGET PERIMによって決定される。上記の如く、周 囲点を決定する工程は、時計回り方向に順次に対象物をトレースするか、又は反 時計回り方向に順次に対象物をトレースすることを含む。 第1識別識別方法はまた、周囲バッファーを生成する工程を含む。この工程は 、第14図のブロックDに示され、そして第6A図と第6B図に関して記載され た如く、モジュールLOAD BUFFERにおいて行われる。 第1識別方法はまた、行列ソート周囲バッファーを生成するために、最初に行 により、それから列により周囲バッファーにおける周囲点をソートする工程を含 む。この工程は、第14図のブロックEにおいて示される。ソート工程は、時計 回り又は反時計回り方向において対象物をトレースするための第1方法に対して 上記の如く行われる。 第1識別方法はまた、各それぞれの行に対して最小列位置座標値を有する周囲 点から所定数Nのピクセル前、及び最大列位置座標値を有する 周囲点から所定数Mのピクセル後の各行におけるすべての点を対象物の外点とし て指定する工程を具備する。この工程は、第14図のブロックFにおいて示され 、第13A図〜第13D図において流れ図に関して記載された如く、モジュール READ COLORにおいて行われる。好ましい実施態様において、M=Nで あるが、Mは、上記の如くNとは異なる値でも良い。 少なくとも一つの妥当対象物所定属性値を有する少なくとも一つの妥当対象物 を識別する方法はまた、候補対象物属性値により候補対象物を特性付ける工程を 具備する。この工程は、第14図のブロックGにおいて示される。候補対象物属 性値により候補対象物を特性付ける工程は、各外点のグレーレベル値を決定し、 外点のグレーレベル値を使用することにより、対象物を特性付ける下位工程を含 む。第1方法を使用して妥当対象物を識別するための方法の別の実施態様におい て、特性付け工程は、対象物及び/又は対象物の回りの輪郭領域のテクスチャー を決定することを含む。代替的に、又は加えて、特性付け工程は、対象物及び/ 又は対象物の回りの輪郭領域のカラーを決定することを含む。代替的、又は加え て、特性付け工程は、対象物及び/又は対象物の回りの輪郭領域において存在す るパターンを決定することを含む。 第1識別方法はまた、妥当対象物を識別するために、妥当対象物の所定属性値 を有する候補対象物を妥当化する工程を含む。この工程は、第14図のブロック Hにおいて示される。妥当化工程は、候補対象物属性値を算出する下位工程と、 候補対象物を妥当化するために、候補対象物属性値を妥当対象物の所定属性値と 比較する下位工程とを含む。算出下位工程は、さらに、候補対象物属性値を記憶 する下位工程を含む。妥当 化工程は、第15図に関して示され記載された如く、モジュールCOL FIL Tによって実行される。外点を決定するための第1方法を使用する識別方法の好 ましい実施態様において、COL FILTは、妥当対象物の所定属性としてサ イズとカラーのみを使用する。一般に、他の属性も、妥当対象物の所定属性のた めに使用される。 妥当化工程は、均質又は非均質対象物のいずれかに対してモジュールCOL FILTによって実行される。非均質対象物をフィルターするための工程におけ るフィルターは、対象物が削除される3つの条件を具備する。第1条件は、対象 物が所定の最小面積よりも小さな面積を有する時、対象物を削除する。第2条件 は、対象物が所定最小値よりも小さな平均色相角と所定最小値よりも大きな色度 を有する時、対象物を削除する。第3条件は、対象物が所定最大値よりも大きな 平均色相角と所定最小値よりも大きな色度を有する時、対象物を削除する。色相 角と色度は、上記の方程式(1)と(2)において記載された如く算出される。 第15図のブロックAに示された如く、対象物をフィルターするためのCOL FILTの第1工程は、初期対象物に進むことである。それから、判定菱形B は、COL FILTが最終対象物を越えるかを尋ねる。そうならば、モジュー ルは、ブロックCに示された如く完了される。そうでないならば、判定菱形Dは 、対象物が所定最小面積よりも大きな面積を有するかを尋ねる。回答が肯定であ るならば、対象物は、ブロックEに示された如く削除され、そしてモジュールは 、ブロックFに示された如く次対象物に進む。それから、判定菱形Bは、COL FILTが最終対象物を越えるかを尋ね、そしてB−Fによるループは、対象 物面積が所定最小面積よりも小さくなくなるまで継続する。この点におい て、判定菱形Gは、対象物の平均色相角が、所定最小値MINHUEよりも小さ いか、そして対象物の色度が所定最小値MINMAGよりも大きいかを尋ねる。 これらの両質問に対する回答が肯定であるならば、対象物は、ブロックEにおい て示された如く削除され、そしてモジュールは、ブロックFに示された如く、次 対象物へ進む。AとBによるループは、COL FILTが最終対象物を越える まで継続し、その点において、それはブロックCに示された如く完了される。C OL FILTが最終対象物を越えないならば、A−Gによるループは、対象物 色相がMINHUE以上になるか、又は対象物色度がMINMAG以下になるま で継続する。それから、判定菱形Hは、対象物の平均色相角が、所定最大値MA XHUEよりも大きく、かつ、対象物の色度が所定最小値MINMAGよりも大 きいかを尋ねる。これらの両質問に対する回答が肯定であるならば、対象物は、 ブロックEにおいて示された如く削除され、そしてモジュールは、ブロックFに 示された如く、次対象物へ進められる。AとBによるループは、COL FIL Tが最終対象物を越えるまで継続し、この点において、それはブロックCに示さ れた如く完了される。COL FILTが最終対象物を越えないならば、A−H によるループが、対象物色度が所定最大値MAXHUE以下になるか、又は対象 物色度が所定最小値MINMAG以下になるまで継続する。これらの質問のいず れかに対する回答が否であるならば、対象物は保持され、そしてモジュールは、 ブロックFに示された如く、次対象物に進む。B−Hによるループは、モジュー ルが最終対象物を越えるまで継続する。それから、モジュールはブロックCにお いて示された如く完了される。本発明の第1識別方法は、候補対象物を妥当化す るためにドライバーとカ ーネルを使用する。ドライバーは、妥当対象物の属性値を記憶し、この場合、各 値は、妥当対象物の規定、例えば、色、縁コントラスト、面積、形状、等を表現 する。本発明のドライバーは、所与の応用に固有である。オブジェクト指向環境 において、サイズ、形状、色、等の如く、属性リストを介して対象物を記述する ことは、多くの事例において直接的である。単純なパラメータ記述が可能でない 複雑な対象物に対して、対象物を識別するためにドライバーにおいて神経網を使 用することができる。候補対象物から導出されたパラメータは、特定対象物を認 識するように養成された神経網に送られる。この点において、本発明のアーキテ クチャーは、脳と眼の間にフィードバックループがある神経視覚体系に類似し始 める。本発明において、高次ドライバーが、低次カーネルと織り合わされる。こ の場合、対象物の複雑な記述は、候補対象物をさらに識別する探索プロセスを駆 動するために使用される。 ドライバーはカーネルを駆動する。カーネルは、幾つかの機能を行う。それは 、自動的に、エントロピー的に選択されたしきいグレーレベル値を算出し、画像 を探索し、そして候補対象物に対して属性値を算出する。加えて、それは、候補 対象物の属性値を、上記の如くドライバーにおいて包含された妥当対象物の所定 属性値と比較することにより、候補対象物における妥当性チェックを行う。それ はまた、妥当対象物の多重識別を防止するために冗長性チェックを行う。 第1識別方法は、さらに、第8A図と第8B図において記載された如く、対象 物の内点を決定する工程を含む。これは、第1方法に関する上記の方法のいずれ かで行われる。内点が決定される時、特性付け工程は、上記の如く、一つ以上の 外点のグレーレベル値と一つ以上の内点のグレ ーレベル値を決定する下位工程と、外点と内点のグレーレベル値の間の相対正規 差分により対象物を特性付ける下位工程とを含む。差分は、次の方程式により与 えられる。 (I1−E1)/(I1+E1) (4) この特徴は、本発明の第1識別方法を適応性分類可能にする。画像に陰影又は 他の異常がある状況において、適応性分類は、照明、位置付け、電子増幅等の如 く、結像条件における変動に独立に分析を行う仕法である。 本発明の第2実施態様により、背景における対象物の外点を決定するための第 2方法が設けられる。この方法は、第16図に示された如く、対象物22の回り の円28の如く所定形状を使用する。この方法の工程は、一般に第17図のブロ ック図において示される。第2方法は、対象物と背景の画像を発生する工程を具 備する。この工程は、第17図のブロックAにおいて示される。この工程は、第 1方法に関して記載された如く行われる。 対象物の外点を決定する第2方法は、対象物に対して画像を探索する工程を含 む。この工程は、第17図のブロックBにおいて示される。この工程は、第1方 法に関して記載された如く行われる。 対象物の外点を決定する第2方法はまた、対象物の周囲点を決定する工程を含 む。この工程は、第17図のブロックCにおいて示される。周囲点は、第1方法 の第2図に関して記載された如くモジュールGET PERIMによって決定さ れる。 対象物の外点を決定する第2方法はまた、対象物の内点を決定する工程を具備 する。この工程は、第17図のブロックDにおいて示される。 内点のこの決定は、第8A図と第8B図に関して記載された如く、又は上記のC hangとLeuにより記載された内点を決定するための任意の他の方法により 、周囲点の状態変数を決定し、その変数から、同一線セグメント上の内点を指定 することにより行われる。冗長周囲点は、第8A図と第8B図に関して記載され た如く、チェックされる。 対象物の外点を決定する第2方法はまた、所定グレーレベルで対象物の内点を ラベル付ける工程を具備する。この工程は、第17図のブロックEにおいて示さ れ、第8A図と第8B図に関して記載された如くモジュールREAD COLO Rにおいて行われる。 対象物の外点を決定する第2方法はまた、各対象物に対して外側輪郭領域を規 定する工程を具備する。この工程は、第17図のブロックFにおいて示される。 外側輪郭領域は、第11図と第16図において参照番号24により指定される。 輪郭領域を規定する工程は、第1所定形状を対象物に割り当てる下位工程と、第 2所定形状を対象物に割り当てる下位工程とを含む。好ましい実施態様において 、第1所定形状は、円形であり、その外側輪郭は、第16図の破線26によって 近似され、そして第2所定形状は円形であり、その円周は、第16図において2 8で示される。第16図から見られる如く、第2所定形状は、外側輪郭領域と対 象物を含む領域に割り当てられる。 外側輪郭領域を規定する工程の下位工程は、第18図の流れ図において示され る。輪郭領域周囲バッファーを生成する下位工程は、モジュールCALC CI RCLEにおいて行われ、そして第18図の流れ図において示される。第18図 のブロックAに示された如く、輪郭領域周囲バッファーを生成する第1工程は、 第1形状を対象物に割り当てること である。しばしば、この形状は、対象物の形状を近似する。第18図のブロック Bに示された第2工程は、第2形状を外側輪郭領域と対象物を含む領域に割り当 てることである。第2形状は、第1形状よりも大きく、対象物を包囲する。第2 形状は、第1形状と同一一般形状であるか、又は異なる。第18図のブロックC に示された如く、輪郭領域周囲バッファーを生成する次の工程は、対象物の第1 サイズパラメータを算出することである。それから、第2所定形状に対する第2 サイズパラメータが、第18図のブロックDにおいて示された如く算出される。 第2サイズパラメータは、第2形状が対象物を包囲する如く、第1サイズパラメ ータよりも大きい。なお、第1及び第2所定形状が常に同一とは限らないことは 、本発明の範囲内にある。第2方法の一つの実施態様において、第1サイズパラ メータは、第16図に示された如く第1等価半径30であり、そして第2サイズ パラメータは、第16図に示された如く第2等価半径32である。第1所定形状 の第1等価半径は、対象物の面積から決定される。第1所定形状が円形である時 、面積は、Πr2に等しく、ここでrは、第1等価半径である。円形である第2 所定形状の第2等価半径は、外側輪郭領域と対象物を含む面積から決定される。 なお、第1及び第2所定形状とサイズパラメータの条件が独立であることはまた 、本発明の範囲内にある。第1サイズパラメータを算出する工程は、第1所定形 状因子を使用することを含み、又は対象物の4つの極点を決定し、対象物の極点 の間の最大距離を算出し、対象物の極点の間の最大距離に等しい直径に第1サイ ズパラメータを設定する下位工程を含む。第18図のブロックDに示された如く 、第1サイズパラメータは、外側輪郭領域の第2サイズパラメータを決定するた めに使用される。第18図のブ ロックEに示された如く、輪郭領域の周囲点は、第2サイズパラメータと第2形 状を使用して算出され、そして周囲バッファーに記憶される。 各対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程は、輪郭領域の輪郭領域周囲点 を決定する下位工程を具備する。これは、モジュールGET PERIMにおい て第3図に関して記載された如く行われる。 各対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、輪郭領域周囲バッファ ーを生成する下位工程を具備する。第1方法に関して記載された如く、輪郭周囲 バッファーは、輪郭領域周囲点を具備する。各輪郭領域周囲点は、行位置座標値 、列位置座標値、及び方向符号ベクトルを有する。方向符号ベクトルは、各輪郭 領域周囲点に対して第1及び第2方向符号値を具備する。第1方向符号値は、各 それぞれの輪郭領域周囲点の次の輪郭領域周囲点に対する関係を記述し、そして 第2方向符号値は、各それぞれの輪郭領域周囲点の前輪郭領域周囲点に対する関 係を記述する。 対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、輪郭領域周囲バッファー における輪郭領域周囲点を所定の順序でソートし、ソートされた輪郭領域周囲バ ッファーを生成する下位工程を具備する。このソート工程は、第1方法に関して 記載された如く、時計回り又は反時計回り方向のいずれかにおいて、行により、 それから列により、又は列により、それから行により、対象物をトレースするた めに行われる。 対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、ソートされた周囲バッフ ァーにおける各輪郭領域周囲点に、第1及び第2値の一方を有する状態変数を割 り当てる下位工程を具備する。好ましい実施態様において、この状態変数は、第 1状態変数FILLである。第2状態変数F ILLPREVもまた、以下に説明される如く割り当てられる。第1状態変数と 第2状態変数の値は、第1及び第2方向符号値によって決定される。これは、第 19A図と第19B図に示されたモジュールREAD COLORにおいて、以 下に記載される如く、行われる。 対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、対象物の外点を指定する 下位工程を具備する。この工程は、第17図のブロックKにおいて示され、第1 9A図と第19B図に示されたモジュールREAD COLORにおいて以下に 記載される如く行われる。検査される輪郭領域周囲点と同一線セグメントにあり 、ソートされた周囲バッファーにおける検査輪郭領域周囲点と次輪郭領域周囲点 の間にある各点は、検査された輪郭領域周囲点が状態変数の第1値を割り当てら れ、かつ、各指定外点が所定グレーレベル値以外の値を有するならば、外点とし て指定される。 第19A図のブロックAに示された如く、第2方法の第1実現に対してランさ れるREAD COLORの第1工程は、輪郭領域周囲バッファーの第1点に現 点をセットし、FILLPREV状態を偽にセットするものである。それから、 判定菱形Bは、現点が輪郭領域周囲バッファーの最終点を越えるかを尋ねる。そ うならば、モジュールは、ブロックCにおいて示された如く完了される。現点が 最終点を越えないならば、判定菱形Dは、FILLPREVが偽であるかを尋ね る。そうならば、現点は、ブロックEに示された如く、外点としてラベル付けら れる。そうでないならば、又は現点が外点としてラベル付けられた後、判定菱形 Fは、現点が輪郭領域周囲バッファーにおける次点と同一点であるかを尋ねる。 そうならば、現点は、ブロックGに示された如く、冗長性として ラベル付けられる。それから、判定菱形Iは、現点と次点の状態変数がFILL に等しいかを尋ねる。FILLPREVとFILLに対する状態変数が、トレー スの方向により、第8図と第9図の現点の方向符号ベクトルとLUTによって決 定される。回答が肯定であるならば、READ COLORは、ブロックKに示 された如く、現点と同一行における次点に移動する。この質問に対する回答が否 定であるならば、現点は、ブロックJに示された如く、バッファーにおける次点 にセットされ、そしてモジュールは、判定菱形Bに復帰する。B−Gによるルー プは、現点が最終点を越えるまで継続し、この時点において、モジュールは、ブ ロックCに示された如く完了される。 判定菱形Fに戻って、現点が輪郭領域周囲バッファーにおける次点と同一点で ないならば、判定菱形Hは、現点の状態値がFILLに等しいかを尋ねる。そう でないならば、現点は、ブロックJに示された如くバッファーにおける次点にセ ットされ、そしてモジュールは、判定菱形Bに復帰する。BとD〜Iによるルー プは、現点が最終点を越え、この時、ブロックCに示された如くモジュールが完 了されるまで継続する。判定菱形Hに戻って、現点の状態値がFILLに等しい ならば、モジュールは、第19B図のブロックKに進む。第19B図のブロック Kは、モジュールが現点と同一行における次点に移動することを指示する。同様 に、判定菱形Iに戻って、現点と次点の状態値がFILLに等しいならば、モジ ュールは、第19B図のブロックKに進む。 判定菱形Lは、それから、次点の列位置座標値が輪郭領域周囲バッファーにお ける次周囲点の列位置座標値以下であるかを尋ねる。そうならば、判定菱形Mは 、画像バッファーにおける対応点が、所定グレーレベル値 を有するかを尋ねる。そうならば、次点が、ブロックNに示された如く、内点と して識別され、カラーパラメータが算出される。画像バッファーにおける対応点 が所定グレーレベル値を有さないならば、ブロックOに示された如く、次点が外 点として識別され、カラーパラメータが算出される。次点が、それぞれブロック NとOに示された如く、内点又は外点として識別された後、ブロックKと菱形L によるループは、次点の列位置座標値が輪郭領域周囲バッファーにおける次周囲 点の列座標位置値よりも大きくなるまで継続する。この時、FILLPREVは 、ブロックPにおいて示された如く、現点の状態値にセットされ、そして現点は 、ブロックQに示された如く、輪郭領域周囲バッファーにおける次周囲点にセッ トされる。それから、モジュールは、第19A図の判定菱形Bに復帰し、そして B−Qによるループが、現点が最終点を越えるまで継続する。この時、モジュー ルは、ブロックCに示された如く完了される。 対象物の外点を決定する第2方法は、さらに、各外点のグレーレベル値を決定 する工程と、外点のグレーレベル値を使用することにより、対象物を特性付ける 工程とを含む。これは、第19A図と第19B図に関して記載された如くモジュ ールREAD COLORにおいて行われる。特性付け下位工程は、対象物の外 点のカラーを決定することを含む。この特徴は、リステリアの特性付けにおいて 本発明を特に有益にする。第1方法に関して記載された如く、カラーが対象物を 特性付けるために使用される時、対象物の少なくとも一つの外点又は内点に対す る少なくとも一つのカラーパラメータが算出される。代替的に、又は加えて、特 性付け工程は、対象物のテクスチャー又は対象物の外点を決定することを含む。 代替的に、又は加えて、特性付け工程は、対象物又は対象物の外 点において存在するパターンを決定することを含む。 対象物の外点を決定するための第2方法を使用する背景において少なくとも一 つの妥当対象物所定属性値を有する少なくとも一つの妥当対象物を識別する第2 方法が設けられる。この方法は、一般に第2識別方法と呼ばれる。この第2方法 の工程は、一般に第20図に示される。第2識別方法は、対象物と背景の画像を 発生し、少なくとも一つの自動計算しきい値を使用して少なくとも一つの候補対 象物に対して画像を探索する工程を具備し、この場合、候補対象物は、少なくと も一つの候補対象物属性値を有する。これらの工程は、第20図のそれぞれブロ ックAとBにおいて示され、そして第1識別方法に関して記載された如く行われ る。 第2識別方法はまた、候補対象物の周囲点を決定する工程を含む。この工程は 、第20図のブロックCにおいて示され、第1方法に対して示された如く、第3 図に関して記載されたモジュールGET PERIMにおいて行われる。 第2識別方法はまた、候補対象物の内点を決定する工程を具備する。この工程 は、第20図のブロックDにおいて示される。内点のこの決定は、第8A図と第 8B図に関して第1方法に対して記載された如く、又は上記のChangとLe uの如く、内点を決定するための任意の他の方法により、周囲点の状態変数を決 定し、各それぞれの状態変数から、モジュールWRITE BUFにおいて同一 線セグメント上の内点を指定することにより行われる。 第2識別方法はまた、所定グレーレベル値で候補対象物の内点をラベル付ける 工程を具備する。この工程は、第20図のブロックEにおいて 示され、第8A図と第8B図に関して記載された如くモジュールREAD CO LORにおいて行われる。 第2識別方法はまた、各候補対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程を具 備する。この工程は、第20図のブロックFにおいて示される。この外側輪郭領 域は、第11図と第16図において24で示される。各対象物の外側輪郭領域を 規定する工程は、輪郭領域の周囲点を決定する下位工程を具備する。この工程は 、第20図のブロックGにおいて示される。これは、第1方法に関して記載され た如く完了される。 各対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、輪郭領域周囲バッファ ーを生成する下位工程を具備する。この工程は、第20図のブロックHにおいて 示される。第1方法に関して記載された如く、輪郭周囲バッファーは、輪郭領域 周囲点を具備する。各輪郭領域周囲点は、行位置座標値、列位置座標値、及び方 向符号ベクトルを有する。方向符号ベクトルは、各輪郭領域周囲点に対して第1 及び第2方向符号値を具備する。第1方向符号値は、各それぞれの輪郭領域周囲 点の次の輪郭領域周囲点に対する関係を記述し、そして第2方向符号値は、各そ れぞれの輪郭領域周囲点の前輪郭領域周囲点に対する関係を記述する。 対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、輪郭領域周囲バッファー における輪郭領域周囲点を所定の順序でソートし、ソートされた輪郭領域周囲バ ッファーを生成する下位工程を具備する。この工程は、第20図のブロックIに おいて示される。このソート工程は、第1方法に関して記載された如く、時計回 り又は反時計回り方向のいずれかにおいて、行により、それから列により、又は 列により、それから行により、対象物をトレースするために行われる。 対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、ソートされた周囲バッフ ァーにおける各輪郭領域周囲点に、第1及び第2値の一方を有する状態変数を割 り当てる下位工程を具備する。この工程は、第20図のブロックJにおいて示さ れる。第1状態変数の値は、第1及び第2方向符号値によって決定される。これ は、第1方法に関して記載された如く、内点を決定する工程におけると同様にし て行われる。 対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程はまた、対象物の外点を指定する 下位工程を具備する。この工程は、第20図のブロックKにおいて示され、第1 9A図と第19B図に示されたモジュールREAD COLORにおいて行われ る。検査される輪郭領域周囲点と同一線セグメントにあり、ソートされた周囲バ ッファーにおける検査輪郭領域周囲点と次輪郭領域周囲点の間にあり、バッファ ー画像におけるその対応点が所定グレーレベル値を有さない各点は、外点として 指定される。この工程において、検査された輪郭領域周囲点は、状態変数の第1 値を割り当てられる。 第2識別方法はまた、候補対象物属性値により候補対象物を特性付ける工程と を含む。この工程は、第20図のブロックLにおいて示される。候補対象物属性 値により候補対象物を特性付ける工程は、各外点のグレーレベル値を決定する下 位工程と、外点のグレーレベル値を使用することにより対象物を特性付ける下位 工程とを含む。特性付けが、グレーレベル値を決定することにより行われる時、 特性付け工程は、各外点のグレーレベル値と各内点のグレーレベル値を決定する 下位工程と、外点と内点のグレーレベル値の間の相対差分により対象物を特性付 ける下位工程とを含む。この相対差分は、次の方程式により与えられる。 (11−E1)/(I1+E1) (5) 第2識別方法の別の実施態様において、第1識別方法におけると同様に、特性 付け工程は、対象物のテクスチャー及び/又は対象物の回りの輪郭領域を決定す ることを含む。代替的に、又は加えて、特性付け工程は、対象物及び/又は対象 物の回りの輪郭領域を決定することを含む。代替的に、又は加えて、特性付け工 程は、対象物及び/又は対象物の回りの輪郭領域において存在するパターンを決 定することを含む。カラーが対象物を妥当化するために所定属性値として使用さ れる時、第2識別方法は、候補対象物の少なくとも一つの内点に対して少なくと も一つのカラーパラメータを算出する下位工程を含む。 第2識別方法はまた、妥当対象物を識別するために、妥当対象物所定属性値を 有する候補対象物を妥当化する工程を具備する。この工程は、第20図のブロッ クMにおいて示される。妥当化工程は、候補対象物属性値を算出する下位工程と 、候補対象物を妥当化するために、候補対象物属性値を妥当対象物所定属性値と 比較する下位工程とを含む。算出下位工程は、さらに、候補対象物属性値を記憶 する下位工程を含む。妥当化工程は、第15図に示され記載された如く、モジュ ールCOL FILTによって行われる。外点を決定するための第2方法を使用 する識別方法の好ましい実施態様において、COL FILTは、妥当対象物所 定属性値としてサイズとカラーのみを使用する。一般に、他の属性値も、妥当対 象物所定属性値に対して使用される。 外点を決定するための第1又は第2方法の特定応用において、エントロピーし きい化の概念が、画像を探索するために使用される。信号処理のための情報理論 におけるエントロピーの概念は、最初にShanno nにより、論文”A Mathematical Theory of Com munication”、Bell System Technology J .、Vol.27、July 1948、pp.379−423において提案さ れた。Shannonは、エントロピー関数 が、次の3つの特性を一意的に満足することを示した。 (a)H(p1、p2、...、pn)は、pk=1/n、k=1、..、nに対し て最大である。 (b)H(AB)=H(A)+HA(B)、ここで、AとBは2つの有限区分で あり、そしてHA(B)は、区分Aを与えられた区分Bの条件付きエントロピー である。 H(p1、p2、..、pn、0)=H(p1、p2、..、pn) (7) 加えて、Hmax(1/n、...、1/n)=ln n (8) 画像のグレーレベルヒストグラムを分析するためにエントロピーを使用する思 想は、Punによる論文、”Entropic Thresholding、a New Approach”、Comp.Graphics and Ima ge Proc.、Vol.16、1991、pp.210−239、において 最初に提案された。Punのエントロピー分析は、さらに、Kapur et al.による論文、”A New Method for Grey−Leve l Picture Thresholding Using the Ent ropy of the Histogram”、Comp.Graphics and Image.Proc.29、1985、pp.273−285、に よって洗練された。Punによって示され、Kapurによって 洗練された如く、エントロピーの概念は、画像のグレーレベルヒストグラムが確 率分布 Ps=fs/N s=1、...、Ngray (9) ここで、fs=グレーレベルsの頻度 N=画像のピクセル数 Ngray=グレーレベル数 を規定するために使用されるならば、2次元に拡張される。一様グレーレベル分 布を有する画像を記述するヒストグラムのエントロピー関数が最大になることに なる。分布におけるピーク数が多いほど、エントロピーは低くなる。 エントロピーしきい化が使用されるこの特定応用において、探索工程は、グレ ーレベルヒストグラムがエントロピー関数を有する、画像のグレーレベルヒスト グラムを発生する下位工程と、ヒストグラムのエントロピー関数が最大化される 如く、しきいグレーレベルをエントロピー的に選択する下位工程とを含む。モジ ュールHISTOGRAMは、画像の対象領域のグレーレベルヒストグラムを発 生するために使用される。グレーレベルヒストグラムを発生するための工程は、 第21図の流れ図において示される。第21図のブロックAに示された如く、H ISTOGRAMは、まず、画像の対象領域のヒストグラムを算出する。それか ら、第21図のブロックBに示された如く、各グレーレベルsに対して、エント ロピー関数Hsの算出において続いて使用される値を算出する。この算出の結果 は、ブロックCに示された如く、メモリに記憶される。これは、エントロピーし きいグレーレベルの続く算出のために、単純な索引作業のみが必要とされること を保証する。 本発明の外点を決定するための方法のエントロピーしきい化応用はまた、ヒス トグラムのエントロピー関数が最大化される如く、しきいグレーレベル値をエン トロピー的に選択する工程を含む。この工程は、第22図に示された如く、EN TROPYモジュールによって行われる。第22図のブロックAに示された如く 、ヒストグラムのエントロピー関数を最大にする際の第1工程は、最大エントロ ピー関数を最小値に初期化することである。 しきいグレーレベルをエントロピー的に選択する工程は、各グレーレベル値に おけるグレーレベルヒストグラムを第1区分と第2区分に順次に区分化する下位 工程を含む。変化する背景における単一の単純対象物が識別される単純な場合を 示すために、画像のグレーレベルヒストグラムが、第22図に示される。第1及 び第2区分が、第22図のヒストグラムにおいて示され、この場合、背景のグレ ーレベル値は、第1区分Aによって表現され、そして妥当対象物のグレーレベル は、第2区分Bによって表現される。ENTROPYモジュールにおいて、区分 化しきいグレーレベル値は、第22図のブロックBに示された如く、最小値に初 期化される。 しきいグレーレベルをエントロピー的に選択する工程はまた、各区分に対して エントロピー関数を計算する下位工程を含み、この場合、ヒストグラムの全エン トロピー関数は、第1区分Aのエントロピー関数Hs(A)と第2区分Bのエン トロピー関数Hs(B)の合計として定義される。この工程は、第22図のブロ ックCに示され、そして次の如く数学的に表される。 与えられたしきいグレーレベル値sに対して、 そのため、 同様に、 ここで、Ns’=N−Ns そして 合計Hs(A)+Hs(B)は、画像のグレーレベルヒストグラムの全エントロ ピー関数を表現する。最大エントロピーしきいグレーレベル値は、全エントロピ ー関数を最大にするsの値である。 第22図の判定菱形Dは、ヒストグラムのエントロピー関数が、ブロックAに おいて初期化された最大エントロピー関数よりも大きいかを尋ねる。そうならば 、最大エントロピー関数は、第22図のブロックEに示された如く、区分化しき いグレーレベルを使用して更新される。それから、最大エントロピーしきいグレ ーレベル値は、ブロックFに示された 如く、区分化しきいグレーレベル値にセットされる。最大エントロピーしきいグ レーレベル値がセットされた後、又はヒストグラムのエントロピー関数が最大エ ントロピー関数よりも大きくないならば、第22図に示された如く、ENTRO PYモジュールの判定菱形Gは、区分化しきいグレーレベル値が、最大しきいグ レーレベル値に等しいかを尋ねる。そうならば、最大エントロピーしきいグレー レベル値が、第22図のブロックHに示された如く返される。そうでないならば 、区分化しきいグレーレベル値が、第22図のブロックIに示された如く増分さ れ、そして増分された区分化しきいグレーレベル値が、ブロックCに返され、こ こで、増分された区分化しきいグレーレベル値のエントロピー関数が計算される 。C−Gによるループは、区分化しきいグレーレベル値が最大しきいグレーレベ ル値に等しくなるまで反復され、この点において、最大エントロピーしきいグレ ーレベル値がブロックHに示された如く返される。 確率分布は、各区分内にグレーレベル値のみを含むようにHs(A)とHs(B )において再正規化される。この再正規化により、最大エントロピー関数は、第 23図においてTで示された如く、グレーレベルヒストグラムにおいてちょうど 対象物ピーク縁において発生する。こうして、新しきいグレーレベル値が、ヒス トグラムのエントロピー関数が最大化される如く選択される。第23図に示され た単純な場合に対するしきい値のこの最大選定により、背景の再正規化分布は、 最低ピークになり、最も一様になる。背景区分におけるグレーレベル値の数は対 象物区分におけるグレーレベル値の数よりもずっと大きいために、ヒストグラム の全エントロピー関数は背景のエントロピー関数によって支配される。 エントロピーしきいグレーレベルが外点を決定するための本発明の両方法に対 して最大化される特定応用において、探索工程は、さらに、エントロピー的に選 択されたしきいグレーレベル値を使用して、少なくとも一つの対象物に対して画 像を走査する下位工程を含む。さらに具体的に、走査された画像の部分は、複数 のピクセルを具備し、各ピクセルは、上限と増分の和よりも小さなグレーレベル 値を有する。上限はまた、表記MAXを有する。増分は、探索される領域の最大 グレーレベル値MAXと探索される領域の最小グレーレベル値MINの間の差に 等しく、新最大グレーレベル値Gray levelmaxを生ずる。 Gray levelmax=2 × MAX−MIN (16) グレーレベル値がgray levelmaxを超過する画像の領域は、探索にお いて無視される。 探索工程は、さらに、エントロピー的に選択されたしきいグレーレベル値によ って決定された境界グレーレベル値を有する候補対象物をトレースする下位工程 を含む。この応用において、探索工程は、第24図に示された如くモジュールS EARCH IMAGE、第25図に示された如くモジュールFIND OBJ ECTと第3図に示された如くモジュールGET PERIMによって行われる 。 第24図のブロックAによって示された如く、SEARCH IMAGEの第 1工程は、探索位置を初期化することである。モジュールSEARCH IMA GEは、エントロピー的に選択された現しきいグレーレベル値により対象領域を 探索する。それから、第24図の判定菱形Bは、探索位置が走査の終端にあるか を尋ねる。そうならば、SEARCH IMAGEは完了される。 探索位置が走査の終端にないならば、モジュールSEARCH IMAGEは 、モジュールFIND OBJECTを使用してエントロピー的に選択されたし きいグレーレベル値を超過するグレーレベル値を有する点を検出するまで、エン トロピー点に選択された現しきいグレーレベル値により対象領域を探索する。背 景よりも暗い対象物を識別するために、画像は、発生後ただちに反転される。そ のような点は、新対象物の第1点である。第24図の判定菱形Dは、新対象物が モジュールFIND OBJECTを使用して検出されたかを尋ねる。対象物が 現探索においてすでにトレースされていないならば、モジュールSEARCH IMAGEは、第24図のブロックEによって示された如く、モジュールGET PERIMをランすることにより対象物をトレースすることを始める。モジュ ールGET PERIMは、第3図に関して詳細に記載された。対象物がトレー スされた後、探索位置が、第24図のブロックFに示された如く増分される。B −Fによるループは、モジュールSEARCH IMAGEが判定菱形Bによっ て示された如く探索の終端になるまで継続される。代替的に、新対象物が判定菱 形Dによって示された如く検出されないならば、探索位置は、ブロックFにおい て示された如く増分され、こうして、トレース工程をバイパスし、そしてB−I によるループが、SEARCH IMAGEが探索の終端になるまで継続される 。 モジュールFIND OBJECTの工程は、第25図に示される。FIND OBJECTにおける第1工程は、ブロックAに示された如く、探索される画 像の現位置に探索位置を初期化することである。それから、判定菱形Bは、探索 位置が対象物の内側にあるかを尋ねる。そう ならば、探索位置が、ブロックCによって示された如く増分され、そして判定菱 形Dは、FIND OBJECTがその探索の終端にあるかを尋ねる。そうなら ば、新対象物はブロックEにおいて示された如く検出されない。そうでないなら ば、判定菱形Bは、増分された探索位置が対象物の内側にあるかを尋ねる。B− Eによるループのプロセスは、探索位置が対象物の内側になくなるまで継続する 。この点において、判定菱形Fは、次対象物が検出されたかを尋ねる。そうでな いならば、探索位置は、第25図のブロックGにおいて示された如く増分され、 そして判定菱形Hは、SEARCH IMAGEモジュールがその探索の終端に あるかを尋ねる。そうならば、新対象物非検出が、ブロックIによって示された 如く返される。そうでないならば、判定菱形Fは、次対象物が増分探索位置を使 用して検出されたかを再び尋ねる。F−Iによるループのプロセスは、次対象物 が検出されるまで継続する。判定菱形Jは、検出された対象物がすでにトレース されたかを尋ねる。そうならば、新対象物検出が、ブロックKによって示された 如く返される。検出された対象物がすでにトレースされていないならば、探索位 置が、ブロックLによって更新され、そして新対象物検出が、第25図のブロッ クMによって示された如く返される。上記のSEARCH IMAGE、FIN D OBJECTとGET PERIMをランすることにより、第25図のブロ ックMにおいて返された対象物は、第1図のブロックCにおいて示された如く、 周囲点を決定するためにトレースされる。 候補対象物が妥当化される本発明の第1又は第2実施態様のいずれかのエント ロピーしきい化応用により、探索工程は、さらに、エントロピー的に選択された しきいグレーレベル値を使用して、少なくとも一つの 候補対象物に対して画像の部分を走査する下位工程を含む。探索工程は、さらに 、エントロピー的に選択されたしきいグレーレベルによって決定された境界グレ ーレベルを有する候補対象物をトレースする下位工程を含む。この応用において 、探索工程は、第24図に関して記載されたモジュールSEARCH IMAG E、第25図に関して記載されたモジュールFIND OBJECT、及び第2 6A図と第26B図において記載されたモジュールTRACE OBJECTに よって行われる。TRACE OBJECTモジュールの基本原理は、”Dig ital Image Processing” by Rafael C.G onzalez and Paul Wintz、Second Ed.、Ad dison−Wesley Publishing Company、Read ing、Massachusetts(1987)において記載されたものに類 似する。 第26A図のブロックAに示された如く、TRACE OBJECTモジュー ルにおける第1工程は、候補対象物属性値を初期化することである。それから、 TRACE OBJECTモジュールは、近隣周囲点が検出されたかを判定菱形 Bにおいて尋ねる。そうでないならば、トレースされた対象物は、ブロックCに よって示された如く、無効である。近隣周囲点が検出されたならば、判定菱形D は、TRACE OBJECTモジュールが候補対象物の第1周囲点にあるかを 尋ねる。そうでないならば、候補対象物属性値は、第26A図のブロックEに示 された如く更新される。それから、B−Eによるループが、TRACE OBJ ECTモジュールが候補対象物の第1周囲点になるまで、更新された候補対象物 属性値を使用して、反復される。それから、質量中心座標が、 第26A図のブロックFにおいて示された如く算出される。それから、判定菱形 Gは、候補対象物面積が大きすぎるかを尋ねる。そうならば、トレースされた対 象物は、第26A図のブロックHによって示された如く無効である。 候補対象物面積が大きすぎないならば、形状因子が、第26B図のブロックI において示された如く算出される。形状因子の規定は、識別される対象物の幾何 形状により、変化する。例えば、円形対象物に対する形状因子の規定は、 形状因子=1−P2/4pA (17) である。ここで、Pは候補対象物の周囲長であり、Aは候補対象物の面積である 。それから、TRACE OBJECTは、形状因子が第26B図の判定菱形J において示された如くドライバーに含められる所定範囲内にあるかをチェックす る。形状因子が所定範囲内に入らないならば、トレースされた対象物は、第26 B図のブロックKによって示された如く無効である。形状因子が所定範囲内に入 るならば、候補対象物は、ブロックLに示された如く、カーネルによって維持さ れる妥当対象物リストに追加される。 こうして今まで記載されたエントロピーしきい化応用は、スクリーニングプロ セスと呼ばれる。例えば、それは、食料又は血液又は土壌試料において病原菌の 存在を調べるために使用される。スクリーニングプロセスは、肯定否定回答を生 ずる。絶対数量化は必要ではない。より厳格な識別プロセスに対して、下記の如 く再帰的に妥当化を行う本発明の第1及び第2実施態様のエントロピーしきい化 応用の方法を適用することが必要である。この再帰的妥当化が行われる時、探索 は、再帰的に行わ れ、そして外点と内点が、上記の如く決定される。 エントロピーしきい化応用の再帰的バージョンは、さらに、上限と下限として ヒストグラムのエントロピー関数を最大にするように選択されたエントロピーし きいグレーレベルを使用して、グレーレベルヒストグラムを上側ヒストグラムと 下側ヒストグラムに細分する工程を含む。選択、探索、妥当化及び細分工程は、 上側及び下側ヒストグラムの各々に対して再帰的に反復される。選択工程の反復 は、次に連続するエントロピーしきいグレーレベルを選択し、これにより、所定 最小数の新妥当対象物が識別されるまで、妥当対象物を識別するためにグレーレ ベルヒストグラムを再帰的に区分化する。この応用の好ましい実現において、所 定最小数はゼロである。しかし、完全な識別が必要ではない時の如く、所定数が ゼロよりも大きい場合がある。 第27A〜27C図は、ヒストグラムを上側ヒストグラムと下側ヒストグラム に細分する概念を示す。原ヒストグラムは、第27A図に示される。第27A図 においてTで示されたTHRESHは、探索される最小グレーレベルと探索され る最大グレーレベルの間のグレーレベル領域に対応する、グレーレベルヒストグ ラムに対するエントロピー的に選択されたしきいグレーレベルである。第27A 図に示された如く原ヒストグラムに対して、探索される最小グレーレベルは、ゼ ロであり、そして探索される最大グレーレベルはMAXである。Bにおいて示さ れたTHRESH HIは、THRESHとMAXの間のグレーレベル領域に対 応する、グレーレベルヒストグラムに対してエントロピー的に選択されたしきい グレーレベルである。Aにおいて示されたTHRESH LOは、ゼロとTHR ESHの間のグレーレベル領域に対応するグレーレベ ルヒストグラムに対してエントロピー的に選択されたしきいグレーレベルである 。 エントロピーしきい化応用の再帰的バージョンにより、細分、選択、探索及び 妥当性工程が、再帰的に反復される。再帰とは、ヒストグラムを上側及び下側ヒ ストグラムに連続的に分割し、各上側ヒストグラムを探索し、上側ヒストグラム は、それ自体、上側ヒストグラムにおいて検出された新妥当対象物の数が所定最 小数以下になるまで、新妥当対象物に対して上側及び下側ヒストグラムに連続的 に分割され、そして続いて、最も最近に探索された上側ヒストグラムに対応する 各下側ヒストグラムを探索し、下側ヒストグラムは、それ自体、下側ヒストグラ ムにおいて検出された新妥当対象物の数が、所定最小数以下になるまで、上側及 び下側ヒストグラムに連続的に分割されるプロセスが意図される。 上側ヒストグラムは、第27B図に示される。細分工程の反復は、上側ヒスト グラムを第27B図に示された次に連続する上側及び下側ヒストグラムに細分す る。上側ヒストグラムの選択工程の反復は、第27B図においてBで示された如 く、次に連続する上側エントロピーしきいグレーレベル値を選択する。こうして 、原ヒストグラムにおいてTHRESH HIであった点Bは、上側ヒストグラ ムのしきい値又はNEXT UPPER THRESHになる。第27B図にお いて、探索される最小グレーレベル値は、今、THRESHであり、そして探索 される最大グレーレベル値は、今、MAXである。Cで示されたNEXT UP PER THRESH HIは、BとMAXの間のグレーレベル領域に対応する 、グレーレベルヒストグラムに対してエントロピー的に選択されたしきいグレー レベル値である。Dにおいて示されたNEXT UP PER THRESH LOは、THRESHとBの間のグレーレベル領域に対 応する、グレーレベルヒストグラムに対してエントロピー的に選択されたしきい グレーレベル値である。それから、選択、探索及び妥当化工程が、エントロピー しきいグレーレベル値として、次に連続する上側エントロピーしきいグレーレベ ル値Bを使用して再帰的に反復される。 第27C図は、下側ヒストグラムを示す。細分工程の反復は、第27C図に示 された如く、下側ヒストグラムを次に連続する上側及び下側ヒストグラムに細分 する。下側ヒストグラムに対する選択工程の反復は、第27C図においてAで示 された如く、次に連続する下側エントロピーしきいグレーレベル値を選択する。 こうして、原ヒストグラムにおいてTHRESH LOであった点Aは、区分化 下側ヒストグラムのしきい値、即ちNEXT LOWER THRESHになる 。第27C図において、探索される最小グレーレベル値は、今、ゼロであり、そ して探索される最大グレーレベル値は、今、THRESHである。Eで示された NEXT LOWER THRESH HIは、AとTHRESHの間のグレー レベル領域に対応するグレーレベルヒストグラムに対してエントロピー的に選択 されたしきいグレーレベル値である。Fで示されたNEXT LOWER TH RESH LOは、ゼロとAの間のグレーレベル領域に対応する、グレーレベル ヒストグラムに対してエントロピー的に選択されたしきいグレーレベル値である 。それから、選択、探索及び妥当化工程が、エントロピーしきいグレーレベル値 として、次の連続する下側エントロピーしきいグレーレベル値Aを使用して下側 ヒストグラムに対して再帰的に反復される。 第28図に示された如くANALYZEモジュールは、エントロピーしきい化 応用の再帰的バージョンのコア再帰カーネルを構成する。ANALYZEモジュ ールは、候補対象物の事例を探索するためにグレーレベル空間における特定領域 を有効にクローズアップし、そしてヒストグラムを再帰的に区分化する。第28 図に示された如く、ANALYZEモジュールにおける第1工程は、第28図の ブロックAにおいて示された如く、上記のエントロピー的に選択されたしきいグ レーレベル値THRESH、THRESH HIとTHRESH LOを算出す ることである。ブロックBに示された如く、モジュールSEARCH IMAG Eは、上側ヒストグラムに含められたグレーレベル値を使用してランされる。そ れから、判定菱形Cは、検出された新妥当対象物の数が、所定最小数よりも大き いかを尋ねる。そうならば、モジュールANALYZEは、上側ヒストグラムに おいて再帰的にランされる。検出された妥当対象物数が、所定最小数よりも大き くないならば、モジュールSEARCH IMAGEが、ブロックEにおいて示 された如く、下側ヒストグラムに含められたグレーレベル値を使用して、再びラ ンされる。それから、判定菱形Fは、検出された新妥当対象物の数が所定最小数 よりも大きいかを尋ねる。そうならば、モジュールANALYZEは、ブロック Gにおいて示された如く、下側ヒストグラムにおいて再帰的にランされる。そう でないならば、モジュールANALYZEは、ランを停止し、そして妥当対象物 が、第28図のブロックHに示された如く返される。本発明により、再帰的プロ セス中妥当化工程においてチェックされる属性数の値の範囲を選択する際に許容 度がある。 第1及び第2実施態様のエントロピーしきい化応用により、妥当化工 程は、さらに、妥当対象物の多重識別を防止するために、冗長性をチェックする 下位工程を含む。そのような冗長性チェックは、現探索後に妥当として認識され た対象物が、前探索において妥当対象物として認識されているかもしれないため に、必要である。冗長性チェック下位工程を行うために、妥当対象物は、均質又 は非均質として分類される。非均質対象物は、下記の例において記載され、この 場合、カラーコロニーが識別される。妥当対象物はまた、さらに、比較的大きな 妥当対象物又は小さな妥当対象物として分類される。加えて、妥当対象物は、別 の妥当対象物に包含される(内部妥当対象物)か、又は別の妥当対象物に包含さ れない(外部妥当対象物)として分類される。 第1及び第2実施態様のエントロピーしきい化応用により、冗長性チェック下 位工程は、非均質妥当対象物を削除するために行われる。それが行われる時、第 1及び第2実施態様の妥当対象物を識別する方法は、さらに、大対象物が2つ以 上の小対象物を含む時、大対象物を削除する下位工程を含む。また、冗長性チェ ック下位工程が非均質妥当対象物を削除するために行われる時、第1及び第2実 施態様の妥当対象物を識別する方法はまた、大及び小妥当対象物の平均縁コント ラストを算出する下位工程と、大対象物が唯一の小対象物を含む時、より小さな 縁コントラストを有する対象物を削除する下位工程を含む。これらの下位工程は 、非均質妥当対象物に対して第29A〜29D図に示された如く、モジュールC HK LISTによって行われる。 第29A図のブロックAに示された如く、非均質対象物を削除するためのCH K LISTモジュールの第1工程は、現探索の前に検出された妥当対象物の数 として前カウントを規定することである。それから、 テール対象物が、ブロックBに示された如く、現探索において検出された初期候 補対象物として規定される。対象物カウントは、ブロックCに示された如く1に 初期化され、そしてヘッド対象物は、ブロックDに示された如く全対象物リスト (すなわち、現在までに検出された全対象物のリスト)における初期対象物とし て規定される。判定菱形Eは、対象物カウントが前カウントよりも大きいかを尋 ねる。 対象物カウントが前カウントよりも大きいならば、CHK LISTは、第2 9B図のブロックAに示された如く、全対象物リストにおける第1対象物に進む 。第29B図の判定菱形Bは、CHK LISTが最終対象物であるかを尋ねる 。そうでないならば、判定菱形Cは、妥当対象物が別の妥当対象物内に包含され るかを尋ねる。そうならば、対象物状態は、ブロックDに示された如く、それが 包含された対象物の状態にセットされ、そしてCHK LISTは、ブロックE に示された如く、次対象物へ進む。また、対象物が別の対象物内に包含されない ならば、CHK LISTは、ブロックEに示された如く、次対象物へ進む。B −Eによるループは、ブロックEの次対象物が最終対象物になるまで継続し、こ の点において、CHK LISTは、ブロックFに示された如く、全対象物リス トにおける第1対象物へ進む。すべての対象物に対する対象物状態属性値は、ブ ロックGに示された如く、「真」にセットされる。この文脈における「真」は、 妥当を意味し、そして「偽」は、無効を意味する。それから、判定菱形Hは、C HK LISTが最終対象物であるかを尋ねる。 そうならば、CHK LISTは、第29C図のブロックAに示された如く第 1対象物へ進む。それから、判定菱形Bは、CHK LIST が最終対象物であるかを再び尋ねる。そうならば、対象物の総数が、ブロックC に示された如くカウントされ、そして対象物の総数と前カウントの間の差が、ブ ロックDに示された如く返される。CHK LISTが最終対象物でないならば 、判定菱形Eは、対象物状態属性値が偽であるかを尋ねる。そうならば、対象物 は、ブロックFに示された如く削除される。そうでないならば、CHK LIS Tは、ブロックGに示された如く対象物を進め、そしてCHK LISTは、判 定菱形Bに示された如く、それが最終対象物であるかを再び尋ねる。B、E、F とGによるループは、ブロックGの前進対象物が最終対象物になるまで継続する 。この点において、対象物の総数が、ブロックCに示された如くカウントされ、 そして対象物の総数と前カウントの間の差が、ブロックDに示された如く返され る。 第29B図の判定菱形Hに戻ると、CHK LISTがこの点において最終対 象物にないならば、それは、判定菱形Iに行き、対象物が2つ以上の妥当対象物 を含むかを尋ねる。そうならば、対象物状態属性値が、ブロックJに示された如 く偽にセットされ、そしてCHK LISTは、ブロックKに示された如く、次 対象物へ進む。それから、CHK LISTは、判定菱形Hへ復帰し、それが最 終対象物であるかを尋ね、そして対象物が2つ以上の妥当対象物を含まなくなる まで、このプロセスを継続する。それから、第29D図の判定菱形Aは、対象物 が別の対象物内に包含された唯一の対象物であるかを尋ねる。そうでないならば 、CHK LISTは、第29B図のブロックKに示された如く次対象物へ進み 、第29B図のH−Kと第29D図のAによるループが、対象物が別の対象物内 に包含された唯一の対象物になるまで反復される。対象物 が別の対象物内に包含された唯一の対象物であるならば、判定菱形Bは、対象物 を包含する対象物の状態属性値が偽であるかを尋ねる。そうならば、CHK L ISTは、第29B図のブロックKに示された如く次対象物へ進み、そして第2 9B図のH−Kと第29D図のA−Bによるループが、対象物を包含する対象物 の状態属性値が偽でなくなるまで反復される。この点において、判定菱形Nは、 別の対象物を包含する対象物の縁コントラストが対象物の縁コントラストよりも 大きいかを尋ねる。そうならば、CHK LISTは、ブロックDに示された如 く、対象物状態属性値を偽にセットし、第29B図のブロックKに示された如く 、次対象物へ進み、そして第29B図のH−Kと第29D図のA−Cによるルー プが、別の対象物を包含する対象物の縁コントラストが別対象物に包含された対 象物の縁コントラストよりも大きくなくなるまで反復される。それから、CHK LISTは、第29D図にブロックEに示された如く、対象物を包含する対象 物の状態を偽にセットし、そしてそれが最終対象物になるまで、第29D図のブ ロックKに示された如く、次対象物へ進む。 第29A図の判定菱形Eに戻ると、対象物カウントが前カウントよりも大きく ないならば、判定菱形Fは、ヘッド対象物が別の対象物内に包含されるかを尋ね る。そうならば、ヘッド対象物が、ブロックGに示された如く進められ、そして 対象物カウントが、ブロックHに示された如く増分される。判定菱形Eは、再び 、増分された対象物カウントが、前カウントよりも大きいかを尋ねる。そうなら ば、CHK LISTは、上記の如く、第29B図のブロックAへ進む。増分さ れたカウントが前カウントよりも大きくないならば、第29A図のF、G、Hと Eによる ループが、ヘッド対象物が別の対象物内に包含されなくなるまで反復される。そ れから、CHK LISTは、第29A図の判定菱形Iへ進み、テール対象物が 最終対象物であるか、又はヘッド対象物が別の対象物内に包含されるかを尋ねる 。テール対象物が最終対象物であるか、又はヘッド対象物が別の対象物内に包含 されるならば、CHK LISTは、ブロックGに示された如くヘッド対象物を 進め、そしてカウントが、ブロックHに示された如く増分される。E、F、I、 GとHによるループは、テール対象物が最終対象物でなくなるか、又はヘッド対 象物が別の対象物内に包含されなくなるまで、反復される。それから、判定菱形 Jは、テール対象物が別の対象物内に包含されるかを尋ねる。そうならば、テー ル対象物は、第29A図のブロックKに示された如く進められ、そしてI、Jと Kによるループが、テール対象物が別の対象物内に包含されなくなるまで反復さ れる。それから、CHK LISTは、第30図に示された如く、モジュールS ET STATに行き、第29A図のブロックLに示された如くヘッド及びテー ル対象物の状態をセットする。 冗長性チェック下位工程は、さらに、複数の妥当対象物の面積を比較する下位 工程と、妥当対象物の一方を大妥当対象物とし、第1及び第2妥当対象物の他方 を小妥当対象物として指定する下位工程と、小妥当対象物が、非均質対象物に対 する大形対象物の4つの極点によって規定された大妥当対象物に包含されるかを 判定する下位工程とを含む。第30図に示された如く、モジュールSET ST ATは、非均質対象物に対するこれらの下位工程を行う。第30図の判定菱形A に示されたSET STATの第1工程は、ヘッド対象物がテール対象物よりも 大きいかを尋ねることである。そうならば、ブロックBに示された如く,ヘッド 対象物は、大妥当対象物として規定され、そしてテール対象物は、小妥当対象物 として規定される。ヘッド対象物がテール対象物よりも大きくないならば、ブロ ックCに示された如く、ヘッド対象物は、小妥当対象物として規定され、そして テール対象物は、大妥当対象物として規定される。それから、判定菱形Dは、小 対象物が大対象物内に包含されるかを尋ねる。そうでないならば、SET ST ATは、END長円形Eによって示された如く、終了される。小対象物が大対象 物内に包含されるならば、大対象物形式属性値が、ブロックFに示された如く小 対象物を包含することを示す値にセットされる。形式属性値は、対象物が別の対 象物内に包含されるか、又は対象物が別の対象物を包含するかをSET STA Tに告げる。また、小対象物形式属性値は、ブロックGに示された如く、大対象 物内に包含されることを示す値にセットされる。最後に、大対象物状態属性値が 、ブロックHに示された如く増分される。それから、SET STATが、EN D長円形Iによって示された如く終了され、そして第29A図のブロックLに復 帰する。 第1及び第2実施態様のエントロピーしきい化応用により、冗長性チェック下 位工程が、均質対象物における冗長性を解消するために行われる。それが行われ る時、エントロピーしきい化応用は、さらに、大及び小妥当対象物の縁コントラ ストを算出する下位工程と、大対象物の平均縁コントラストが小対象物の平均縁 コントラストよりも小さく、かつ所定の最小縁コントラストよりも小さい場合に 大対象物を削除する下位工程とを含む。冗長性を解消するための冗長性チェック 下位工程はまた、大及び小妥当対象物の縁コントラストを算出する下位工程と、 大対象物の平均縁コントラストが小対象物の平均縁コントラストよりも大きく、 所定 の最小コントラストよりも大きい場合に小対象物を削除する下位工程とを含む。 これらの下位工程は、第31A図と第31B図の流れ図によって示された如く、 均質対象物に対するモジュールCHK LISTを使用して行われる。 第31A図のブロックAに示された如く、CHK LISTモジュールの第1 工程は、均質対象物を削除するためにランされた時、現探索の前に検出された妥 当対象物の数として前カウントを規定することである。それから、テール対象物 が、ブロックBに示された如く、現探索において検出された初期候補対象物とし て規定される。対象物カウントは、ブロックCに示された如く1に初期化され、 そしてヘッド対象物が、ブロックDに示された如く、全対象物リストにおける初 期対象物として規定される。それから、対象物状態属性値が、ブロックEに示さ れた如く、すべての対象物に対して真にセットされる。判定菱形Fは、対象物カ ウントが前カウントよりも大きいかを尋ねる。 対象物カウントが前カウントよりも大きいならば、CHK LISTは、第3 1B図のブロックAに示された如く、全対象物リストにおける初期対象物へ進む 。第31B図の判定菱形Bは、CHK LISTが最終対象物であるかを尋ねる 。そうならば、対象物の総数が、ブロックCに示された如くカウントされ、そし て対象物の総数と前カウントの間の差が、ブロックDに示された如く返される。 CHK LISTが最終対象物でないならば、判定菱形Eは、対象物状態属性値 が偽であるかを尋ねる。そうならば、対象物が、ブロックFに示された如く削除 される。対象物状態が偽でないならば、対象物は、ブロックGに示された如く進 められ、そしてCHK LISTモジュールは、再び、判定菱形Bに示 された如く、最終対象物であるかを尋ねる。このプロセスは、CHK LIST が最終対象物に達するまで継続し、この点において、対象物の総数がブロックC に示された如くカウントされ、そして対象物の総数と前カウントの間の差がブロ ックDに示された如く返される。 第31A図における判定菱形Fに戻ると、対象物カウントが前カウントよりも 大きくないならば、第31A図の判定菱形Gは、ヘッド対象物の状態属性値が偽 であるかを尋ねる。そうならば、ヘッド対象物が、ブロックHに示された如く進 められ、そしてカウントが、ブロックIに示された如く増分される。それから、 判定菱形Fは、増分された対象物カウントが前カウントよりも大きいかを尋ねる 。そうならば、CHK LISTは、上記の如く、第29B図のブロックAへ進 む。第31A図のG、HとIによるループが、対象物の状態が偽でなくなるまで 反復される。それから、CHK LISTは、第31A図の判定菱形Jへ進み、 テール対象物が最終対象物でなく、かつヘッド対象物状態属性値が真であるかを 尋ねる。これらの両質問への回答は肯定でなければならない。そうでないならば 、CHK LISTは、ブロックHに示された如くヘッド対象物を進め、そして カウントが、ブロックIに示された如く増分される。F、G、H、IとJによる ループは、テール対象物が最終対象物になり、かつヘッド対象物状態属性値が真 になるまで反復される。それから、判定菱形Kは、テール対象物状態属性値が真 であるかを尋ねる。そうならば、ヘッド及びテール対象物の縁状態が、第31A 図のブロックLに示され、かつ第32図に詳細に示された如く、モジュールSE T STATによってセットされる。それから、CHK LISTは、ブロック Mに示された如くテール対象物を進め、そしてJ、K、LとMに よるループが反復される。テール対象物状態が真でないならば、CHK LIS Tは、ブロックMに示された如くテール対象物を進め、そしてJ、KとMによる ループが反復される。 第32図に示されたモジュールSET STATは、複数の妥当対象物の面積 を比較する下位工程と、妥当対象物の一方を大妥当対象物として、第1及び第2 妥当対象物の他方を小妥当対象物として指定する下位工程と、小妥当対象物が、 均質対象物に対する大対象物の4つの極点によって規定される如く大妥当対象物 に包含されるかを判定する下位工程とを行う。第32図の判定菱形Aに示された 如く、SET STATの第1工程は、ヘッド対象物がテール対象物よりも大き いかを尋ねることである。そうならば、ブロックBに示された如く、ヘッド対象 物は大妥当対象物として規定され、そしてテール対象物が、小妥当対象物として 規定される。ヘッド対象物がテール対象物よりも大きくないならば、ヘッド対象 物は、小妥当対象物として規定され、そしてテール対象物は、大妥当対象物とし て規定される。それから、SET STATの判定菱形Dは、小対象物が大対象 物内に包含されるかを尋ねる。そうでないならば、SET STATは、長円形 Eによって示された如くランを停止する。小対象物が大対象物内に包含されるな らば、判定菱形Fは、大対象物の縁コントラストが小対象物の縁コントラストよ りも大きく、かつ大対象物の縁コントラストが所定の最小縁コントラストよりも 大きいかを尋ねる。これらの両質問への回答が肯定であるならば、ブロックGに よって示された如く、大対象物状態属性値が、真にセットされ、そして小対象物 状態属性値が、偽にセットされ、そしてモジュールは、長円形Hによって示され た如くランを停止する。判定菱形Fにおける質問の少なく とも一方への回答が否定であるならば、ブロックIに示された如く、小対象物状 態属性値が真にセットされ、大対象物状態属性値は偽にセットされ、そしてモジ ュールは、長円形Jによって示された如くランを停止する。 第1及び第2実施態様のエントロピーしきい化応用の方法は、さらに、妥当対 象物の冗長性に対する最終チェックを行い、妥当対象物の多重識別を防止するた めに冗長性を解消する工程を含む。最終冗長性チェック工程は、さらに、複数の 妥当対象物の面積を比較する下位工程と、妥当対象物の一方を大妥当対象物とし て、第1及び第2妥当対象物の他方を小妥当対象物として指定する下位工程と、 小妥当対象物と大妥当対象物が重なる時大妥当対象物を除去する下位工程とを含 む。最終冗長性チェック工程は、第33A図と第33B図の流れ図によって示さ れた如く、モジュールFINAL CHKと、第34図の流れ図によって示され た如くモジュールINT STATによって行われる。モジュールFINAL CHKとINT STATは、均質及び非均質対象物の両方に対して同一であり 、こうして、一度だけ示される。 FINAL CHKの第1工程は、第33A図のブロックAに示された如く、 対象物属性値をすべての対象物に対して真に初期化することである。妥当対象物 をカウントするためのカウント指数は、ブロックBに示された如く1に初期化さ れる。ヘッド対象物は、ブロックCにおいて示された如く、状態属性値リストに おける初期対象物として規定される。それから、判定菱形Dは、カウント指数が 対象物の総数よりも小さいかを尋ねる。そうでないならば、モジュールFINA L CHKは、第33B図のブロックAに行く。 第33B図のブロックAに示された如く、FINAL CHKは、第1対象物 に進む。判定菱形Bは、FINAL CHKが最終対象物にあるかを尋ねる。そ うでないならば、判定菱形Cは、対象物状態属性値が偽であるかを尋ねる。そう でないならば、FINAL CHKは、ブロックEに示された如く、次対象物へ 進み、そして判定菱形Bは、再び、FINAL CHKが最終対象物にあるかを 尋ねる。B、CとEによるループは、FINAL CHKが次対象物になるまで 継続する。対象物状態属性値が偽であるならば、対象物は、ブロックDに示され た如く削除される。それから、FINAL CHKは、ブロックEに示された如 く次対象物へ進み、そして判定菱形Bは、FINAL CHKが最終対象物にあ るかを尋ねる。B−Eによるループは、次対象物が最終対象物になるまで継続し 、この点において、FINAL CHKは、ブロックFに示された如く第1対象 物へ進む。それから、カウントが、ブロックGに示された如く1に初期化される 。それから、判定菱形Hは、FINAL CHKが最終対象物にあるかを尋ねる 。そうでないならば、カウントが、ブロックIに示された如く増分され、そして FINAL CHKは、ブロックJに示された如く次対象物へ進む。判定菱形H は、再び、FINAL CHKが最終対象物にあるか尋ね、そしてH、IとJに よるループが、FINAL CHKが最終対象物になるまで継続する。それから 、カウントに包含された妥当対象物の総数が、第33B図のブロックKによって 示された如く返される。 第33A図の判定菱形Dに戻ると、カウント指数が対象物の総数よりも小さい ならば、テール対象物が、ブロックEに示された如く、ヘッド対象物の次対象物 として規定される。それから、判定菱形Fは、ヘッド 対象物の状態属性値が真であるかを尋ねる。そうでないならば、FINAL C HKは、ブロックGに示された如く、ヘッド対象物を進め、そしてブロックHに 示された如くカウント指数を増分させる。それから、FINAL CHKは、判 定菱形Dに復帰し、そしてD−Iによるループが、ヘッド対象物の状態属性値が 真になるまで継続する。それから、判定菱形Iは、テール対象物が最終対象物で なく、かつヘッド対象物状態属性値が真であるかを尋ねる。これらの条件の少な くとも一方が満たされないならば、FINAL CHKは、ブロックGに示され た如くヘッド対象物を進め、そしてブロックHに示された如く指数を増分させる 。それから、FINAL CHKは、判定菱形Dへ復帰し、そしてD−Iによる ループは、判定菱形Iにおける両質問への回答が肯定になるまで継続する。それ から、判定菱形Jは、テール対象物状態属性値が真であるかを尋ねる。そうでな いならば、FINAL CHKは、第33A図のブロックLに示された如くテー ル対象物を進め、そしてI、JとLによるループが、テール対象物状態属性値が 真になるまで反復される。それから、FINAL CHKは、第33A図のブロ ックKに示された如くモジュールINT STATをランさせ、そしてブロック Lに示された如くテール対象物を進める。 第33A図のブロックKに示された如くモジュールINT STATの工程は 、第34図に詳細に示される。第34図の判定菱形Aは、ヘッド対象物がテール 対象物よりも大きいかを尋ねる。そうならば、ブロックBに示された如く、ヘッ ド対象物は、大妥当対象物として規定され、そしてテール対象物は、小妥当対象 物として規定される。ヘッド対象物がテール対象物よりも大きくないならば、ブ ロックCに示された如く、 ヘッド対象物は、小妥当対象物として規定され、そしてテール対象物は、大妥当 対象物として規定される。それから、判定菱形Dは、小妥当対象物が大妥当対象 物に包含されるかを尋ねる。そうでないならば、INT STATは、長円形E によって示された如く、その終端にある。小妥当対象物が大妥当対象物に包含さ れるならば、大対象物状態属性値が、ブロックFに示された如く偽にセットされ 、そしてINT STATは、長円形Gによって示された如くその終端にある。 さらに、本発明の第1及び第2実施態様により、背景において少なくとも一つ の妥当対象物を識別するための画像分析システムが設けられる。妥当対象物は、 識別される対象物の妥当対象物の規定を表現する少なくとも一つの所定属性値を 有する。本発明のシステムのブロック図が、第35図において示される。背景に おいて少なくとも一つの妥当対象物を識別するためのシステムは、第35図に一 般に10で示される。 本発明のシステムは、対象物と背景の画像を発生するための手段を具備する。 第35図に示された如く、対象物と背景の画像を発生するための手段は、カメラ 12を具備する。CCDカメラが、一般に本発明で使用されるが、任意の形式の カメラが、本発明の一般原理に反することなく使用される。 本発明のシステムはまた、画像をデジタル化し、記憶するための手段を具備す る。画像をデジタル化し、記憶するための手段は、第35図に示された如くフレ ームグラバー14を具備する。フレームグラバーは、画像処理技術における当業 者には公知な如く、一つのフレームにおいてビデオ画像をデジタル化し記憶する 。代替的に、画像をデジタル化し記憶するための手段は、必ずしも一フレームで はないが、画像をデジタル 化し記憶するビデオデジタイザーを具備する。本発明のシステムは、さらに、画 像を表示するための手段を具備する。画像を表示するための手段は、第35図に 示された如くモニター16を具備する。 本発明のシステムはまた、コンピュータ手段を具備する。コンピュータ手段は 、第35図に示された如く、コンピュータシステム18を具備する。コンピュー タシステムは、中央処理ユニット(CPU)とメモリを具備する。コンピュータ 手段はまた、第35図に示された如く、ドライバー20、カーネル22と後走査 フィルター26を含む。ドライバー20は、妥当対象物の規定を記憶する。エン トロピーカーネル22は、画像のグレーレベルヒストグラムを発生させ、そして ヒストグラムのエントロピー関数が最大にされる如く、しきいグレーレベルをエ ントロピー的に選択する。エントロピーカーネル22はまた、少なくとも一つの 候補対象物に対して画像を探索し、妥当対象物を識別するために妥当対象物所定 属性値を有する候補対象物を妥当化する、妥当化対象物は、第35図において箱 24によって表現される。ドライバーとカーネルは、メモリに組み込まれたソフ トウェアを具備する。代替的に、ドライバーとカーネルは、ソフトウェアが検索 されるプログラマブル読み取り専用メモリ(PROM)にプログラムされる。後 走査フィルターは、第35図において26で示され、そして上記の如く、重なる 対象物における冗長性を除去するための最終チェックを設ける。 技術における当業者には、多様な修正及び変形が、発明の範囲又は精神に反す ることなく本発明の方法において行うことができることが明らかであろう。例え ば、上記のPal and Palによって開示された同時発生マトリックスの エントロピーしきい化の如く、任意の形式の エントロピーしきい化が使用される。 発明は、発明を単に例示することを意図した次の実施例によってさらに明確に される。 実施例 この実施例において、コロニー計数システムが記載される。コロニー計数は、 試料における細菌の量を数量化するために微生物実験室において日常的に行われ るタスクである。試料は、血液、食料、化粧品、土壌、等の如く、多数の種々の 形式の一つである。このシステムは、変化する背景におけるコロニーを識別し、 そしてまた、高凝集コロニーを分解することができた。 正確なコロニー計数を行うために、コロニーと人為物を分類することが重要で ある。この例において、ブドウ状球菌アウレウスのコロニーが、ごみ粒子又はプ レート上に存在する条痕の如く、人為物から区別された。細菌コロニーは、一般 に、それらが成長された周囲寒天の局所外側領域の色相を変化させた。ごみ又は ほこりの如く無機物質である人為物は、周囲寒天の色相を保存する傾向がある。 ブドウ条球菌アウレウスを識別する際に使用された属性の一つは、周囲寒天の色 相によって表現される如く、コロニーの外側の色相である。さらに、周囲寒天の 色相における局所変化率は、細菌存在のインジケータとして使用される。このた め、この実施例に対して、識別対象物の周囲点から5ピクセルにある位置におけ る寒天の色相は平均化された。同様に、周囲点から3ピクセルと1ピクセルにあ る点の色相が平均化された。 上記の第1実施態様の方法を使用することにより、この実施例は、内側及び外 側色相によりブドウ条球菌アウレウスコロニーを分類し、こう して、プレート上の無機物質の人為物からそれらを区別することができた。この 実施例において、寒天プレートは、特性黄色を有するBHI(脳心臓注入)寒天 であり、寒天の色相は2.5よりも大きかった。表3に示された如く、ブドウ状 球菌アウレウスコロニーは、約2.10の色相を有する黄緑色であり、そして局 所外側領域は、2.16〜2.3の範囲の黄緑のうすい色であった。人為物は、 内側に対して2.4よりも大きい色相と、局所外側に対して2.4よりも大きい 色相を有した。対象物の内側色相は、1)その質量中心の色相を決定し、2)そ の内点のすべてに対して色相の平均値を獲得することにより決定された。対象物 の局所外側の色相は、上記の如く、対象物の周囲点から5ピクセル、3ピクセル 、及び1ピクセルに位置するピクセルの色相を平均化することにより獲得された 。 コロニーを計数するためにこの例において使用された装置は、第35図に関し て記載された如く、プレートを保持するためのペトリ皿保持器と、プレートを照 明するための光学系と、プレート上に試料の画像を発生するために画像取得シス テムとを具備した。カメラからのビデオ信号は、PCにおいて一スロットを占有 するフレームグラバーに送られた。フレームグラバーは、画像をデジタル化した 。 ペトリ皿保持器は、標準ペトリ皿を収納する可動な加工部材を具備した。部材 は、皿を収納することができるさら穴円形くぼみを有し、軸受け基礎支持物を介 して適所に滑り入れられた。保持器の下に、画像コントラストを高めるために適 切な背景シートを挿入する余地があった。 使用された照明源は、Philips FC 8T9/CW円形蛍光灯(8” 径)(20.32cm)を具備し、ペトリ皿を取り囲んだ。灯 は、皿の上の約1”(2.54cm)に取り付けられ、全側面から一様に皿を照 明した。灯と皿の間の距離は、重要であった。灯が高すぎるならば、生ずる画像 は、コロニーの湾曲面からの大きな「グレア」と「ハロー」を示した。コロニー は、小さな3Dレンズと見なされ、そして斜めのグレージング角照明が、レンズ 状表面から散乱する光がカメラに入らないように必要であった。灯は、Merc ron FL0416−2コントローラを使用して能動的に安定化され、出力に おける変動を防止するために、光レベルを一定に保った。さらに、コントローラ は、灯の輝度を調整するために遠隔でプログラマブルであった。この特徴は、固 有コントラストが可変であるコロニープレートに対して特に有益であった。低コ ントラストプレートに対して、光レベルは、コントラストを改良するために増大 される。 光学系は、16mmのF2.8ニコンレンズを備えるソニーXC−77白黒C CDビデオカメラを具備した。カメラは、ペトリ皿の上に約1.5フィート(0 .05m)の距離に中心を据えられた。カメラから皿への距離は、空間分解能を 最大にするために、円板がCCDセンサーの表面をちょうど占める如くであった 。 フィルターホイールは、レンズとカメラセンサーの間に置かれた。フィルター ホイールは、4つの位置を有した。各位置におけるフィルター組み合わせが、以 下に記載される。 E.I.du Pont de Nemours and Company、W ilmington、Delwareにより商標”DELRIN”で販売される ホルムアルデヒドの結晶性ホモポリマー製の黒い遮光物が、迷光がカメラに入る のを防止するために、カメラからプレートに広げられた。カメラからのビデオ信 号は、PCにおけるフレームグラバーに直接に送られた。 画像取得システムは、PCにおける拡張スロットを占有するData Tra nslation DT2851フレームグラバーボードを具備した。Dell 33MHZ 386ATシステムが、画像を記憶し、本発明の方法を実行する ために使用された。フレームグラバーボードは、デジタル化画像が記憶される5 12×512ピクセルビデオバッファーを有した。カメラからの「ショット」雑 音を最小にするために、数個の画像フレームが平均化され、そして生ずる平均化 画像が、いっそうの分 析のために記憶され、使用された。フレームグラバーの出力は、画像を表示する ためにソニーTRINITRONモニターに連結された。 次の(1)〜(4)がコンピュータ仕様であった。 (1)ドライバー 妥当コロニーに対する属性とそれらの範囲が下記の表2に示される。 (2) 人為物除去 次の規則が、寒天における人為物を除去するために使用された。 ・候補コロニーの平均色相が1.90よりも小さく、色度が200よりも大きい ならば、候補コロニーは削除された。 ・候補コロニーの平均色相が1.90よりも小さく、色度が200よりも大きい ならば、候補コロニーは削除された。 ・候補コロニーの平均色相が3.40よりも大きく、色度が200よりも大きい ならば、候補コロニーは削除された。 (3)冗長性チェック 第29A〜29D図と第30図に関して記載された非均質対象物に対する冗長 性チェックが、この例における冗長性チェックのために使用された。 (4)コロニー分類 コロニーと人為物を区別するようにコンピュータを調整するために、内側及び 外側色相が、多重線形回帰手順の一部として使用された。 表IIIは、代表的コロニー並びに人為物に対する内側及び外側色相を示す。 発明の他の実施態様は、ここで開示された発明の説明と実施の考察から技術に おける当業者には明らかになるであろう。説明と例は例示のみとして考察され、 発明の真の範囲及び精神は次のクレイムによって示されることが意図される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ),AM, AU,BB,BG,BR,BY,CA,CN,CZ,E E,FI,GE,HU,JP,KG,KP,KR,KZ ,LK,LR,LT,LV,MD,MG,MN,NO, NZ,PL,RO,RU,SI,SK,TJ,TT,U A,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.背景における対象物の外点を決定するための方法において、 (a)対象物と背景の画像を発生する工程と、 (b)対象物に対して画像を探索する工程と、 (c)行位置座標値と列位置座標値を有する対象物の周囲点を決定する工程と、 (d)周囲点を具備する周囲バッファーを生成する工程と、 (e)最初に行により、それから列により周囲バッファーにおける周囲点をソー トし、行列ソートされた周囲バッファーを生成する工程と、 (f)各それぞれの行に対して最小列位置座標値を有する周囲点から第1所定数 のピクセル前、かつ最大列位置座標値を有する周囲点から第2所定数のピクセル 後にある各行におけるすべての点を対象物の外点として指定する工程とを含む方 法。 2.背景における対象物の外点を決定するための方法において、 (a)対象物と背景の画像を発生する工程と、 (b)対象物に対して画像を探索する工程と、 (c)行位置座標値と列位置座標値を有する対象物の周囲点を決定する工程と、 (d)周囲点を具備する周囲バッファーを生成する工程と、 (e)最初に列により、それから行により周囲バッファーにおける周囲点をソー トし、列行ソートされた周囲バッファーを生成する工程と、 (f)各それぞれの列に対して最小行位置座標値を有する周囲点から第1所定数 のピクセル前、かつ最大行位置座標値を有する周囲点から第2所定数のピクセル 後にある各列におけるすべての点を対象物の外点とし て指定する工程とを含む方法。 3.(g)列により、それから行により周囲バッファーにおける周囲点をソー トし、列行ソートされた周囲バッファーを生成する工程と、 (f)各それぞれの列に対して最小行位置座標値を有する周囲点から第1所定数 のピクセル前、かつ最大行位置座標値を有する周囲点から第2所定数のピクセル 後にある各列におけるすべての点を対象物の外点として指定する工程とをさらに 含む請求の範囲1に記載の方法。 4.(g)行により、それから列により周囲バッファーにおける周囲点をソー トし、行列ソートされた周囲バッファーを生成する工程と、 (f)各それぞれの行に対して最小列位置座標値を有する周囲点から第1所定数 のピクセル前、かつ最大列位置座標値を有する周囲点から第2所定数のピクセル 後にある各行におけるすべての点を対象物の外点として指定する工程とをさらに 含む請求の範囲2に記載の方法。 5.背景における対象物の外点を決定するための方法において、 (a)対象物と背景の画像を発生する工程と、 (b)対象物に対して画像を探索する工程と、 (c)対象物の周囲点を決定する工程と、 (d)対象物の内点を決定する工程と、 (e)所定グレーレベル値で対象物の内点をラベル付ける工程と、 (f)(i)行位置座標値と列位置座標値を有する周囲点を具備する周囲バッフ ァーを各対象物に対して生成することと、 (ii)最初に行により、それから列により周囲バッファーにおける周囲点をソー トし、対象物に対して行列ソートされた周囲バッファーを生成することと、 (iii)各それぞれの行に対して最小列位置座標値と最大列位置座標値を有する 周囲点から所定数のピクセルにある各行におけるすべての点を対象物の外点とし て指定することとにより、各対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程とを含 み、この場合、各指定外点は、所定グレーレベル値以外の値を有する方法。 6.背景における対象物の外点を決定するための方法において、 (a)対象物と背景の画像を発生する工程と、 (b)対象物に対して画像を探索する工程と、 (c)対象物の周囲点を決定する工程と、 (d)対象物の内点を決定する工程と、 (e)所定グレーレベル値で対象物の内点をラベル付ける工程と、 (f)(i)輪郭領域の周囲点を決定することと、 (ii)行位置座標値、列位置座標値及び方向符号ベクトルを有する輪郭領域周囲 点を具備する輪郭領域周囲バッファーを生成し、方向符号ベクトルは、各輪郭領 域周囲点に対して第1及び第2方向符号値を具備し、第1方向符号値は、各それ ぞれの輪郭領域周囲点の次輪郭領域周囲点に対する関係と各それぞれの輪郭領域 周囲点の前輪郭領域周囲点に対する関係とを記述することと、 (iii)所定の順序で輪郭領域周囲バッファーにおける輪郭領域周囲点をソート し、ソートされた輪郭領域周囲バッファーを生成することと、 (iv)ソートされた輪郭領域周囲バッファーにおける各輪郭領域周囲点に第1及 び第2値の一方を有する状態変数を割り当て、第1状態変数の値は、第1及び第 2方向符号値によって決定されることと、 (v)検査される輪郭領域周囲点と同一線セグメントにあり、ソートさ れた輪郭領域周囲バッファーにおいて検査輪郭点と次の輪郭周囲点の間にある各 点を対象物の外点として指定し、検査輪郭領域周囲点は、状態変数の第1値を割 り当てられ、この場合、各指定外点は、所定グレーレベル間以外の値を有するこ ととにより、対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程とを含む方法。 7.輪郭領域を規定する工程が、 (i)対象物に第1所定形状を割り当てる下位工程と、 (ii)外側輪郭領域と対象物を含む領域に第2所定形状を割り当てる下位工程と 、 (iii)対象物に対して第1サイズパラメータを算出する下位工程と、 (iv)第2所定形状に対して第2サイズパラメータを算出する下位工程とを含み 、この場合第2サイズパラメータは、第1サイズパラメータよりも大きく、そし て第2サイズパラメータは対象物を包囲する請求の範囲6に記載の方法。 8.第1所定形状が、円形であり、そして第1サイズパラメータが第1等価半 径である請求の範囲7に記載の方法。 9.第2所定形状が、円形であり、そして第2サイズパラメータが第2等価半 径である請求の範囲7に記載の方法。 10.第1サイズパラメータを算出する下位工程が、 (A)対象物の4つの極点を決定する一層の下位工程と、 (B)対象物の極点の間の最大距離を算出する一層の下位工程と、 (C)対象物の極点の間の最大距離に等しい直径に第1サイズパラメータを設定 する一層の下位工程とを含む請求の範囲7に記載の方法。 11.(1)各極点のグレーレベル値を決定する工程と、 (m)外点のグレーレベル値を使用することにより、対象物を特性付ける工程と をさらに含む請求の範囲6に記載の方法。 12.特性付け工程が、対象物の外点のカラーを決定することを含む請求の範 囲11に記載の方法。 13.背景において少なくとも一つの妥当対象物の所定属性値を有する少なく とも一つの妥当対象物を識別する方法において、 (a)対象物と背景の画像を発生する工程と、 (b)少なくとも一つの候補対象物属性値を有する少なくとも一つの候補対象物 に対して画像を探索する工程と、 (c)行位置座標値と列位置座標値を有する候補対象物の周囲点を決定する工程 と、 (d)周囲点を具備する周囲バッファーを生成する工程と、 (e)最初に行により、それから列により周囲バッファーにおける周囲点をソー トし、行列ソートされた周囲バッファーを生成する工程と、 (f)各それぞれの行に対して最小列位置座標値を有する周囲点から所定数のピ クセル前、かつ最大列位置座標値を有する周囲点から所定数のピクセル後にある 各行におけるすべての点を対象物の外点として指定する工程と、 (g)候補対象物を候補対象物属性値により特性付ける工程と、 (h)妥当対象物を識別するために、妥当対象物の所定属性値を有する候補対象 物を妥当化する工程とを含む方法。 14.探索工程が、少なくとも一つの自動計算しきい値を使用して画像を探索 することを含む請求の範囲13に記載の方法。 15.特性付け工程が、 (i)各極点のグレーレベル値を決定する下位工程と、 (ii)外点のグレーレベル値を使用することにより、対象物を特性付ける下位工 程とを含む請求の範囲13に記載の方法。 16.対象物の内点を決定する工程をさらに含む請求の範囲13に記載の方法 。 17.特性付け工程が、 (i)各外点のグレーレベル値と各内点のグレーレベル値を決定する下位工程と 、 (ii)外点と内点のグレーレベル値の間の相対正規差分により対象物を特性付け る下位工程とを含む請求の範囲16に記載の方法。 18.背景において少なくとも一つの妥当対象物の所定属性値を有する少なく とも一つの妥当対象物を識別する方法において、 (a)対象物と背景の画像を発生する工程と、 (b)少なくとも一つの自動計算しきい値を使用して少なくとも一つの候補対象 物に対して画像を探索し、この場合、候補対象物は、少なくとも一つの候補対象 物属性値を有する工程と、 (c)候補対象物の周囲点を決定する工程と、 (d)候補対象物の内点を決定する工程と、 (e)所定グレーレベル値で候補対象物の内点をラベル付ける工程と、 (f)(i)輪郭領域の周囲点を決定することと、 (ii)行位置座標値、列位置座標値及び方向符号ベクトルを有する輪郭領域周囲 点を具備する輪郭領域周囲バッファーを生成し、方向符号ベクトルは、各輪郭領 域周囲点に対して第1及び第2方向符号値を具備し、第1方向符号値は、各それ ぞれの輪郭領域周囲点の次輪郭領域周囲点に 対する関係と各それぞれの輪郭領域周囲点の前輪郭領域周囲点に対する関係とを 記述することと、 (iii)所定の順序で輪郭領域周囲バッファーにおける周囲点をソートし、ソー トされた輪郭領域周囲バッファーを生成することと、 (iv)ソートされた輪郭領域周囲バッファーにおける各輪郭領域周囲点に第1及 び第2値の一方を有する状態変数を割り当て、第1状態変数の値は、第1及び第 2方向符号値によって決定されることと、 (v)検査される輪郭領域周囲点と同一線セグメントにあり、ソートされた輪郭 領域周囲バッファーにおいて検査輪郭領域周囲点と次の周囲点の間にある各点を 候補対象物の外点として指定し、検査輪郭領域周囲点は、状態変数の第1値を割 り当てられ、この場合、指定外点は、所定グレーレベル間以外の値を有すること とにより、候補対象物に対して外側輪郭領域を規定する工程と、 (l)候補対象物属性値により候補対象物を特性付ける工程と、 (m)妥当対象物を識別するために、妥当対象物所定属性値を有する候補対象物 を妥当化する工程とを含む方法。 19.特性付け工程が、 (i)各外点のグレーレベル値を決定する下位工程と、 (ii)外点のグレーレベル値を使用することにより対象物を特性付ける下位工程 とを含む請求の範囲6に記載の方法。 20.特性付け工程が、 (i)各外点のグレーレベル値と各内点のグレーレベル値を決定する下位工程と 、 (ii)外点と内点のグレーレベル値の間の相対差分により対象物を特性 付ける下位工程とを含む請求の範囲18に記載の方法。 21.画像を探索する工程が、 (i)エントロピー関数を有する画像のグレーレベルヒストグラムを発生する下 位工程と、 (ii)ヒストグラムのエントロピー関数が最大化される如く、しきいグレーレベ ル値をエントロピー的に選択する下位工程と、 (iii)エントロピー的に選択されたしきいグレーレベル値を使用して少なくと も一つの対象物に対して画像を走査する下位工程と、 (iv)エントロピー的に選択されたしきいグレーレベル値によって決定された境 界グレーレベル値を有する候補対象物をトレースする下位工程とを含む請求の範 囲1、5、6、15、17、18、19又は20のいずれか一つに記載の方法。 22.対象物の内点を決定する工程が、 (i)行位置座標値、列位置座標値及び方向符号ベクトルを有する対象物の周囲 点を具備する周囲バッファーを生成する下位工程であり、方向符号ベクトルは、 各周囲点に対して第1及び第2方向符号値を具備し、第1方向符号値は、各それ ぞれの周囲点の次周囲点に対する関係と各それぞれの周囲点の前周囲点に対する 関係とを記述する下位工程と、 (iii)所定の順序で周囲バッファーにおける周囲点をソートし、ソートされた 周囲バッファーを生成する下位工程と、 (iv)ソートされたバッファーにおける各周囲点に第1及び第2値の一方を有す る状態変数を割り当て、状態変数の値は、第1及び第2方向符号値によって決定 される下位工程と、 (v)検査される周囲点と同一線セグメントにあり、ソートされた周囲 バッファーにおいて検査周囲点と次周囲点の間にある各点を対象物の内点として 指定し、検査周囲点は、状態変数の第1値を割り当てられる下位工程とを含む請 求の範囲5、6又は18のいずれか一つに記載の方法。
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