JPH09270005A

JPH09270005A - エッジ画像処理装置およびエッジ画像処理方法

Info

Publication number: JPH09270005A
Application number: JP8081268A
Authority: JP
Inventors: Shusaku Okamoto; 修作岡本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】画像に含まれる対象や用途に応じて、エッジ
部分を適切に強調した画像を作成する。【解決手段】入力画像を構成する領域に関する情報で
ある領域データを作成する領域抽出手段(101)、前記領
域データを参照して入力画像のエッジ抽出処理を行な
い、各々の領域毎のエッジ抽出処理結果であるエッジデ
ータを作成するエッジ処理手段(102)、前記各々のエッ
ジデータを統合して、入力画像に対するエッジ強調画像
を作成する領域統合手段(103)を備え、この構成によ
り、１枚の入力画像に対して、該画像を構成する領域毎
に異なるエッジ抽出処理が可能となるため、入力画像の
ある部分は特に細かく、また別のある部分は粗くエッジ
を抽出するなどといった細かな要求に、柔軟に対応でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像の輪郭部分
（以下「エッジ」と呼ぶ）を抽出するためのエッジ抽出
フィルタを用いて、画像からエッジ画像を生成するため
の装置、方法及び、前記エッジ抽出フィルタの構成方法
に関するものであり、さらに詳しく言えば、例えばワー
ドプロセッサに代表される文書編集装置において、画像
を入力するだけで、利用者が容易に手描き風の線画を得
ることができるようにするための、エッジを抽出した画
像を作成する装置および方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ、スキャナなどの入力装置
より得た画像に対して前記画像のエッジの部分を強調し
た画像（以下エッジ画像）を作成する処理が、パターン
マッチング装置における前処理などを代表例として幅広
く利用されている。

【０００３】前記処理において従来から利用されている
方式として例えば２次微分を用いたものがある。２次微
分（ラプラシアン）のエッジ抽出フィルタを用いる場
合、ラプラシアンフィルタを用いたマスク処理の出力結
果において、該出力値がゼロ交差する位置を入力画像処
理対象のエッジとして抽出している。このため、雑音を
含まない入力画像に該ラプラシアンフィルタを施した場
合には、前記ゼロ交差する位置をエッジとして正確に得
ることが可能である。この方法については、例えば、特
開昭６４−１９４８０号公報に開示されている。

【０００４】かくのごとく、原理的にはこの２次微分の
マスクフィルタを用いて入力画像のエッジ部分のみを抽
出した画像を得られるのであるが、多くの場合、入力画
像にはごま塩状の雑音など不必要な情報が多く含まれて
おり、上記のようなエッジ抽出フィルタを原画像にマス
クするだけでは、所望の画像を得ることができない。

【０００５】したがって、通常は単なるエッジ抽出フィ
ルタによる処理のみでなく、例えば (a)エッジ抽出フィルタによる処理を行なう前に、入力
画像の階調変換を行なう (b)エッジ抽出フィルタによる処理を行なう前に平滑化
演算を行ない、入力画像の雑音を除去するなどの処理を施すことにより所望のエッジ画像を得てい
た。

【０００６】なお、上記(a),(b) の方法については、
(a) は例えば、特開平１−１７５０８３号公報に、(b)
は例えば、特開昭５８−２２２３８３号公報に、それぞ
れ開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の処理
で得られるエッジ画像は、エッジ成分が線に置き換えら
れた画像であり、例えばパターンマッチング装置におい
て、最終的に入力画像の形状をベクトルデータで表現す
るために、その前処理として従来のエッジ画像処理装置
の利用は効果的である。しかしながら、入力画像に対し
て、入力画像に含まれる対象や用途に応じて、目的の対
象のエッジ成分を適切に強調した画像を作成するという
目的においては、上記方法を用いることは適切でない。
なぜなら、従来のエッジ画像処理装置では、入力画像に
含まれる対象に関する知識を持たないため、入力画像に
含まれる対象に応じて入力画像からいくつかの領域を抽
出し、エッジの強調の度合の設定エッジ強調後に残った雑音の除去方法などの処理を、抽出された領域毎に独立して行なうこと
ができないからである。

【０００８】例えば、人の顔をエッジ画像にする例にと
ると、頭髪（ただし黒髪の場合）については、黒地に髪
の毛の流れを白い線として抽出されることがエッジ処理
の結果としては望ましい。しかしながら、従来のエッジ
画像処理装置では、例えば髪の部分については、髪の毛
の部分とそれ以外の部分との境界、及び髪の毛の流れの
みが線として抽出され、髪の黒さが残されず、例えば髪
の毛の流れのように、線の成分のみが抽出されてしま
う。

【０００９】さらには、頭髪の部分のエッジ抽出処理に
注目すると、用途として、例えばワープロならば紙に印
刷するケースが多いので、髪の毛の線を多少細かく抽出
する必要があるが、一方、例えばスタンプの版の元絵と
して使用するエッジ画像ならば、髪の毛の線を細かく抽
出するとインクが滲みスタンプとしてはうまく機能しな
いので、髪の毛の線の抽出を多少荒っぽく抽出すること
が望ましい。

【００１０】かくの例のごとく、上記処理を行なうため
には、少なくとも入力画像を髪の部分を抽出する機能上記抽出された各々の領域毎に独立してエッジ成分を抽
出する機能が必要となるが、しかしながら従来のエッジ画像処理装
置では上記機能を持っていなかった。従って、入力画像
に含まれる対象に応じて、入力画像からいくつかの領域
を抽出し、各々の領域毎に適切なエッジ抽出処理を行な
い、領域毎に作成されたエッジ画像を統合して一枚の画
像を完成させることが可能な装置を提供することが課題
となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明によるエッジ画像処理装置は、画像を入力
し、前記画像を構成する領域に関する情報である領域デ
ータを作成する領域抽出手段、前記領域抽出手段で作成
された各々の領域データを参照して入力画像のエッジ抽
出処理を行ない、各々の領域毎のエッジ抽出処理結果で
あるエッジデータを作成するエッジ処理手段、前記エッ
ジ処理手段で作成された各々のエッジデータを統合し
て、入力画像に対するエッジ強調画像を作成する領域統
合手段、を主たる構成要素として具備することを特徴と
する。

【００１２】また、本発明によるエッジ画像処理方法
は、画像を入力し、前記画像を構成する領域に関する情
報である領域データを作成する第１のステップ、前記第
１のステップで作成された各々の領域データを参照して
入力画像のエッジ抽出処理を行ない、各々の領域毎のエ
ッジ抽出処理結果であるエッジデータを作成する第２の
ステップ、前記第２のステップで作成された各々のエッ
ジデータを統合して、入力画像に対するエッジ強調画像
を作成する第３のステップ、を包含することを特徴とす
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明によるエッジ画像処理装置
は、画像を入力し、前記画像を構成する領域に関する情
報である領域データを作成する領域抽出手段、前記領域
抽出手段で作成された各々の領域データを参照して入力
画像のエッジ抽出処理を行ない、各々の領域毎のエッジ
抽出処理結果であるエッジデータを作成するエッジ処理
手段、前記エッジ処理手段で作成された各々のエッジデ
ータを統合して、入力画像に対するエッジ強調画像を作
成する領域統合手段を主たる構成要素とすることを特徴
とする。

【００１４】また、本発明によるエッジ画像処理方法
は、画像を入力し、前記画像を構成する領域に関する情
報である領域データを作成する第１のステップ、前記第
１のステップで作成された各々の領域データを参照して
入力画像のエッジ抽出処理を行ない、各々の領域毎のエ
ッジ抽出処理結果であるエッジデータを作成する第２の
ステップ、前記第２のステップで作成された各々のエッ
ジデータを統合して、入力画像に対するエッジ強調画像
を作成する第３のステップ、を包含することを特徴とす
る。

【００１５】本発明では、まず、領域抽出手段によっ
て、入力画像の全体または一部の領域を表すマスクデー
タと該領域に対応する部分の画像の処理内容を記述した
領域処理データとの組である領域データを作成する。

【００１６】エッジ処理手段では、前記領域抽出手段で
作成された領域データの領域処理データを参照し、前
記、解像度変換手段、エッジ抽出手段、濃度変換手段、
雑音除去手段、における処理の制御を行なって、エッジ
抽出処理の結果の画像と前記マスクデータとの組である
エッジデータを作成する。

【００１７】かくのごとく領域毎に得られたエッジ抽出
処理結果としての画像を、領域統合手段にて１枚に統合
し、所望のエッジ処理画像を得る。

【００１８】ここで、領域データ毎に該領域のエッジ抽
出処理内容が独立して記述されているため、１枚の入力
画像に対して、該画像を構成する領域毎に異なるエッジ
抽出処理を行うことにより、部分的に細かくエッジを抽
出したり、また粗くエッジを抽出するなどの処理が可能
な点が、本発明の特徴である。

【００１９】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説
明する。図１は、本発明の請求項１、請求項２および請
求項４に記載の内容を統合したエッジ画像処理装置の構
成を示したブロック図である。

【００２０】本実施の形態によるエッジ画像処理装置
は、画像を入力し、前記画像を構成する領域に関する情
報である領域データを作成する領域抽出手段(101)、領
域抽出手段(101)で作成された各々の領域データを参照
して入力画像のエッジ抽出処理を行ない、各々の領域毎
のエッジ抽出処理結果であるエッジデータを作成するエ
ッジ処理手段(102)、エッジ処理手段(102)で作成された
各々のエッジデータを統合して、入力画像に対するエッ
ジ強調画像を作成する領域統合手段(103)、画像の解像
度を変換する解像度変換手段(104)、エッジ抽出フィル
タを使用してエッジ抽出処理を行なうエッジ抽出手段(1
05)、画像を構成する各々の画素の明るさを変換する濃
度変換手段(106)、画像に含まれる雑音を除去する雑音
除去手段(107)、本発明においてエッジ画像を作成する
際に利用する中間データとしての画像、領域データ、エ
ッジデータを格納するワーキングメモリ(108)、領域毎
にエッジ抽出処理を制御するための領域処理データを格
納する領域処理知識ベース(109)、を含むことを特徴と
し、さらに、画像の入力を行なう入力手段(110)、画像
の出力および表示を行なう表示手段(111)、からなる構
成を有する。

【００２１】本発明による領域抽出手段(101)は、入力
画像から前記入力画像を構成する領域に関する情報であ
る領域データを作成する。例えば、図１０の画像（この
画像全体の領域をＳ1とする）において、明るさの値が
小さい領域について通常とは異なったエッジ抽出処理を
施す場合、入力画像から明るさの値が小さい領域を抽出
する必要がある。そのためには、例えば本発明の請求項
７に記載のごとく、適当な閾値Ｔdを設け、該閾値Ｔdの
値と入力画像の各々の画素の明るさ値とを比較すること
により、明るさの値が小さい領域（この領域をＳ2とす
る）のみを抽出することが可能である。

【００２２】ところで、この閾値Ｔdの値は一般的に対
象となる画像内容によって異なった値を設定することが
望ましい。しかしながら画像を入力する度にＴdの値を
設定する方法は、利用者にとってめんどうな作業とな
る。そこで本発明では、請求項８に記載のごとく入力画
像における明るさの分布からＴdの値を求める手段の一
例として、請求項９に記載の方法を以下で説明する。

【００２３】それは、入力画像における明るさの最小値
Ｉ1および明るさの最大値Ｉ2を求め、閾値Ｔdを、前記
Ｉ1、Ｉ2、に対して、次式Ｔd ＝Ｉ1 ＋ α（Ｉ2−Ｉ1） (eq1) で求めるものである。なお、本例では明るさの値が小さ
い領域を抽出場合を例として、至極単純な領域抽出方法
を説明したが、領域抽出の方法に関しては、対象となる
画像に応じて適宜変更することが望ましい。また、領域
抽出処理手段における処理は、本発明の請求項１１に記
載のエッジ画像処理方法における第１のステップの処理
に対応するものである。

【００２４】本発明による領域データは、入力画像の全
体または一部を示す領域を指すマスクデータ、該領域に
対応する部分の画像の処理の内容を記述した領域処理デ
ータとの組で表す。

【００２５】図２(a)(b)は、領域抽出手段(101)で作成
された領域データの記述内容を示した概念図で、それぞ
れ２種類の例が示してあり、左上のマスクデータと左下
の領域処理データとの組で一つの領域データを、また、
右上のマスクデータと右下の領域処理データとの組で一
つの領域データを形成している。

【００２６】図２(a)(b)の例では、上の２つの画像にお
いて、全体の領域に対して暗くなっている部分が、領域
抽出手段(101)において入力画像から抽出された領域、
すなわちマスクデータを示している。このマスクデータ
は、本例で示したごとく、領域に対応する画素をある決
められた一定の値で満たした画像データとしても表現で
きる他、領域の境界を線分で繋いだ際、線分同士の連結
点の座標値を用いて表現するなどの方法も可能である。

【００２７】一方、図２(a)(b)の下の２つの図は領域処
理データの内容である領域処理の流れをフローチャート
の形式で示したもので、それぞれ図２(a)(b)の上の２つ
のマスクデータに対応する部分の画像の処理内容であ
る。ただし、図２(a)(b)の下の２つのフローチャート
は、あくまで領域処理の一例である。なお、処理内容に
ついては、本発明のエッジ画像処理装置の全体の処理の
説明において詳述する。

【００２８】ところで、本発明の請求項Ｃによる領域処
理知識ベース(109)は、前記領域データは、該領域デー
タの構成要素としての領域処理データの代わりとして、
領域処理データへのポインタおよび該領域処理で使用す
るパラメータの値を記述し、前記領域処理データの実体
を格納するものである。

【００２９】図３は領域処理知識ベース(109)の内容を
表した概念図、また図４は領域処理知識ベース(109)を
用いた時の領域データの内容を示した概念図で、これら
は処理内容的には図２(a)(b)の領域データと全く対応し
ている。但し、領域処理知識ベース(109)に格納されて
いる各々の領域処理データには、該領域処理データにお
ける領域処理にて必要となるパラメータが記述されてい
る点が図２(a)(b)の領域データとは異なっている。前記
パラメータとは、例えば、図３の領域Ｓ2の処理におけ
るＲのことを指す。

【００３０】領域抽出手段(101)で抽出された２つ以上
の異なる領域に対しての処理内容が同じ場合、領域処理
知識ベース(109)の導入により、領域処理フローとして
の領域処理データを領域処理知識ベース(109)に１度記
述するだけで良い。すなわち、領域データでは、領域処
理知識ベース(109)内の領域処理データ実体を指すポイ
ンタ、および領域処理データで設定するパラメータだけ
知っているだけで領域処理が実行できるからである。ま
た、領域処理フローに変更が生じた場合にも、変更が領
域処理知識ベース(109)内の領域処理データ１つだけで
すむため、変更のし忘れや、間違った変更を防ぐ意味で
有効である。

【００３１】本発明によるエッジ処理手段(102)は、領
域抽出手段(101)で作成された各々の領域データを参照
し、解像度変換手段(104)、エッジ抽出手段(105)、濃度
変換手段(106)、および雑音除去手段(107)において利用
するパラメータを制御しつつ各々の領域毎に入力画像の
エッジ抽出処理を行ない、各々の領域毎のエッジデータ
を作成する。このエッジ処理手段(102)における処理
は、本発明の請求項１１に記載のエッジ画像処理方法に
おける第２のステップの処理に対応するものである。

【００３２】本発明による解像度変換手段(104)は画像
の解像度の変換を行なう。解像度の変換処理としてはさ
まざまな方法があるが、本発明においては、単純に画像
の情報量を減らす処理のみを行なうことにし、前記情報
量を減らす度合は百分率で表すことにする。例えば、
「画像を元の５０％の解像度に変換する」の意味は、画
像の縦および横のサイズを元の５０％に縮小した画像を
生成し、該縮小画像を元の縦および横サイズまで拡大す
る処理のことを指す。従って「画像を元の１００％の解
像度に変換する」とは、何も行なわないことを意味す
る。なお、解像度変換手段(104)における処理は、本発
明の請求項１２に記載のエッジ画像処理方法における第
２−１のステップの処理に対応するものである。

【００３３】本発明によるエッジ抽出手段(105)はエッ
ジ抽出フィルタを使用して入力画像のエッジ抽出処理を
行なう。

【００３４】本発明によるエッジ抽出フィルタは、出力
応答が一定値Ｍとなるように重み付け係数が設定された
２次元の正方形フィルタで、図５(a)は本発明によるエ
ッジ抽出フィルタの構成を示した概念図である。

【００３５】該エッジ抽出フィルタは、Ｎ1はＮ3より２
以上大きく、かつ、Ｎ2はＮ3より２以上小さいようなＮ
1、Ｎ2、Ｎ3に対して、重み付け係数Ｗ1を持ち一辺の長
さがＮ1である第１の正方形、前記Ｗ1と逆符号の重み付
け係数Ｗ2を持ち一辺の長さがＮ2である第２の正方形、
および、前記Ｗ1とＷ2の間の値の重み付け係数Ｗ3を持
ち一辺の長さがＮ3である第３の正方形を、前記第１の
正方形、前記第３の正方形、前記第２の正方形の順で、
各々の正方形の中心が一致するように重ね合わせて合成
したものである。

【００３６】本発明の請求項６に記述のごとく、エッジ
抽出手段(105)は、かかる構成のエッジ抽出フィルタの
Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3、Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3の値を入力画像の大きさ
に応じて設定することで、様々な大きさの画像に対応可
能であることを特徴とする。設定方法は、例えば次のよ
うな方法を用いる。

【００３７】［Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3、Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3の値の設
定方法の例］入力画像の縦と横の長さのうち小さい方を
２５６で割った時の商の値に対して、以下のごとくＮ
1、Ｎ2、Ｎ3、Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3の値を設定する。

【００３８】・Ｎ1＝２＊（商の値）＋５・Ｎ2＝１・Ｎ3＝Ｎ1−２・Ｗ1＝１・Ｗ2＝０・Ｗ3＝４（１−Ｎ1）例えば、入力画像の縦と横の長さがそれぞれ２４０、３
２０であった場合、これらの小さい方は２４０で、それ
を２５６で割った商は０であるので、・Ｎ1＝５・Ｎ2＝１・Ｎ3＝３・Ｗ1＝１・Ｗ2＝０・Ｗ3＝−１６となる（図５(b)参照）。また、入力画像の縦と横の長
さがそれぞれ３２０、３２０であった場合、同様の方法
で、・Ｎ1＝７・Ｎ2＝１・Ｎ3＝５・Ｗ1＝１・Ｗ2＝０・Ｗ3＝−２４となる（図５(c)参照）。

【００３９】図６は、エッジ抽出手段(105)おけるエッ
ジ抽出処理の流れをフローチャートの形式で示した例
で、この図６に基づいて、エッジ抽出手段(105)におけ
るエッジ抽出処理を説明する。

【００４０】(601)入力画像の大きさに応じてエッジ抽
出フィルタを設定する。 (602)ある画素に対して該エッジ抽出フィルタをマスク
した出力値であるエッジ成分を、入力画像の各々の画素
について計算し、それをエッジ画像とする。なお、エッ
ジ抽出手段(105)における処理は、本発明の請求項１２
に記載のエッジ画像処理方法における第２−２のステッ
プの処理に対応するものである。

【００４１】ところで、従来のエッジ画像処理装置で
は、エッジ抽出手段(105)における処理において得られ
るエッジ画像から、ゼロ交差点を抽出することにより、
エッジを得るというエッジ抽出方法が一般的である。該
従来の方法は、幅１の線をエッジとして得るための方法
としては有効であるが、例えば手描き風の線画像（線の
幅は１である必要はない）を得るためには、上記方法は
それほど有効な手段ではない。

【００４２】本発明による濃度変換手段(106)は、上記
のような従来の方法を用いずに、画像を構成する各々の
画素の明るさの変換によって、例えば手描き風の線画像
を得る手段を提供するものである。

【００４３】ところで、画素の明るさの変換としては、
コントラストが明確にするためのヒストグラム変換など
が一般的であるが、本例では、あらかじめ適当な閾値を
設定し、該閾値より値の大きい画素を白、該閾値以下の
値の画素を黒とする、濃度変換の中でも極めて単純な２
値化の手法を用いる。この方法は、処理の複雑さという
観点では極めて単純な方法であるが、比較的良好な結果
を得ることが可能である。なお、濃度変換手段(106)に
おける処理は、本発明の請求項１２に記載のエッジ画像
処理方法における第２−３のステップの処理に対応する
ものである。

【００４４】本発明による雑音除去手段(107)は画像に
含まれる雑音の除去を行なう。雑音除去の方法として
は、ある画素の値を、その近傍画素との平均値や中央値
などで置き換える平滑化フィルターが公知の方法として
知られており、ある１画素のみが、該画素の周辺の画素
と比して値が大きく異なっている場合には有効に機能す
るが、ある程度の画素が集まってできた雑音領域を取り
除くには、効果的ではない。

【００４５】ここでは本発明の請求項１０に記載のごと
く、雑音領域の境界の長さに応じた雑音除去方法を用い
る。本発明による雑音除去手段(107)における雑音除去
処理は、ＴN1≦ＴN2を満たす閾値ＴN1、ＴN2に対して、
明るさの値が該閾値ＴN1から該閾値ＴN2の間である画素
のみで形成される独立した領域の境界の長さが、入力画
像の大きさに応じて計算された閾値ＬN以下である場合
に、該領域を雑音領域とみなし、該領域内のすべての画
素を一定の値に置き換えるものである。

【００４６】ところで、本発明による雑音除去手段(10
7)では、入力画像の大きさに応じて、前記閾値ＬNを計
算することを特徴としている。この閾値ＬNの計算には
さまざまな方法が考えられるが、本実施例では、入力画
像の縦と横の長さのうち小さい方を２５で割った時の商
の値をＬNとする方法を用いる。すなわち、例えば、入
力画像の縦と横の長さがそれぞれ２４０、３２０であっ
た場合、ＬN＝９、また、入力画像の縦と横の長さがそ
れぞれ３２０、３２０であった場合、ＬN＝１２とな
る。

【００４７】図７は本発明による雑音除去手段(107)に
おける雑音除去処理の流れをフローチャートの形式で示
したものである。図７を用いて、雑音除去手段(107)に
おける雑音除去処理を例を挙げて簡単に説明する。ここ
で、入力画像の縦と横の長さがそれぞれ２５６、２５６
で、各々の画素の明るさが０から２５５までの値をと
り、閾値ＴN1が２３０、閾値ＴN2が２５５であると仮定
する。

【００４８】(701)ＬNの値を計算する。前述のＬNの計
算方法より、前記入力画像の縦と横の長さからＬN＝１
０が導かれる。

【００４９】(702)明るさがＴN1からＴN2の画素で形成
される領域を抽出する。本例では入力画像から、明るさ
が２３０〜２５５までの値を持つ画素によって形成され
る領域を抽出する。

【００５０】(703)抽出された領域の一つを取りだし、
領域の境界の長さを計算し、以下の(704)、(705)の処理
を行なう。

【００５１】(704)該計算結果とＬNとを比較する。 (705)もしＬN以下であれば、該領域のすべての画素の明
るさを例えば２５５に置き換える。

【００５２】(706)(702)で抽出された全ての領域に対し
て上記(703)から(705)の処理が済めば、雑音除去処理を
終了、まだ未処理の画素があれば、上記(703)から(705)
の処理を繰り返す。

【００５３】なお、雑音除去手段(107)における処理
は、本発明の請求項１２に記載のエッジ画像処理方法に
おける第２−４のステップの処理に対応するものであ
る。

【００５４】本発明によるエッジデータは、領域抽出手
段(101)において抽出された各々の領域毎に、該領域に
対応する部分の画像についてのエッジ抽出処理結果で、
前述のマスクデータと、該マスクデータに対応する部分
の画像にエッジ抽出処理を施した画像との組で表す。

【００５５】図１１(a)(b)は、図１０の画像に対して、
エッジ処理手段(102)で作成されたエッジデータの記述
内容の例を示した概念図で、それぞれ２種類の例が示し
てあり、左上のマスクデータと左下のエッジ抽出画像と
の組で一つのエッジデータを、また、右上のマスクデー
タと右下のエッジ抽出画像との組で一つのエッジデータ
を形成している。

【００５６】なお、図１０の画像から図２(a)(b)の領域
データを、また図２の領域データから図１１のエッジデ
ータを、それぞれ作成する処理の流れについては、本実
施例の最後に説明する。

【００５７】本発明による領域統合手段(103)は、ワー
キングメモリ(108)に格納された領域データおよびエッ
ジデータを参照して複数の画像を１枚に統合する。

【００５８】図８は、領域統合手段(103)における領域
統合処理の流れをフローチャートの形式で示したもので
ある。

【００５９】さて、複数の画像を１枚に統合するために
は、所望の画像に応じた適切な方法を用意する必要があ
るが、ここでは、至極単純な例を示す。なお、以下で用
いる画像１は、図８の説明にのみ有効なものである。

【００６０】(801)領域毎に作成された各々のエッジデ
ータのマスクデータを重ね合わせる。

【００６１】(802)マスクデータを重ね合わせた領域を
囲む最小の四角形の大きさの画像１を用意し、初期化す
る。

【００６２】(803)重ね合わせたマスクデータから未処
理の画素を一つ取り出す。 (804)(803)で取り出した画素のマスクデータの重なりの
度合いを調べ、その結果に応じて以下のごとく画像１に
データを書き込む。

【００６３】(805)マスクデータの重なりが１重のみの
場合該当するマスクデータと対になるエッジ画像の対応
する座標の画素の値を、画像１の同じ座標の画素の値と
する。

【００６４】(806)マスクデータが２重以上に重なって
いる場合該当するマスクデータと対になるエッジ画像の
対応する座標の画素の値をすべて調べ、その最小値を画
像１の同じ座標の画素の値とする。

【００６５】(807)全ての画素に対して上記(804)から(8
06)の処理が済めば、領域統合処理を終了、まだ未処理
の画素があれば、上記(803)に戻り、処理を繰り返す。

【００６６】なお、この領域統合手段(103)における処
理は、本発明の請求項１１に記載のエッジ画像処理方法
における第３のステップの処理に対応するものである。

【００６７】次に本発明によるエッジ画像処理装置にお
ける全体の処理の流れを図１０の画像を入力例として用
い説明する。

【００６８】図９は、本発明によるエッジ画像処理装置
における全体の処理の流れをフローチャートの形式で示
したものである。

【００６９】(901)入力手段(110)で図１０の画像を入力
する。 (902)領域抽出手段(101)によって、図１０の入力画像か
ら領域を抽出し、領域データを作成する。まず、領域の
抽出方法については、本実施例の領域抽出手段(101)の
説明において示した方法をそのまま用い、２つの領域Ｓ
1、Ｓ2を作成する。その際に問題となるのが、式(eq1)
におけるαの値であるが、背景が比較的明るく、かつそ
れほど複雑でない状況で撮影された人物顔画像を入力し
た場合に、頭髪領域、眉毛、目の黒い部分など、人物顔
の黒い部分を抽出するためには、上記αの値には０.２
から０.５の間の値を用いることが望ましい。図２(a)上
および図２(b)上の画像は、かくのごとく作成された領
域データで、入力画像全体を領域とするＳ1、および、
頭髪領域、眉毛、目の黒い部分など人物顔の黒い部分を
領域とするＳ2の２つの領域からなり、Ｓ1及びＳ2に対
応する領域データ（図２(a)上、および図２(b)上）をワ
ーキングメモリ(108)に格納する。

【００７０】(903)エッジ処理手段(102)において、(90
2)でワーキングメモリ(108)に格納された領域データを
参照して、解像度変換手段(104)、エッジ抽出手段(10
5)、濃度変換手段(106)、および雑音除去手段(107)を制
御しつつ、領域Ｓ1およびＳ2についてエッジ抽出処理を
行ない、エッジデータを作成する。

【００７１】まずＳ1について、領域データを参照しエ
ッジデータを作成する様子を、Ｓ1の領域データの領域
処理データの処理内容である図２(b)の左下のフローチ
ャートに従って説明する。なお、以下で用いる画像１、
画像２、画像３は、図２(b)の左下のフローチャートの
説明にのみ有効なものである。

【００７２】(2a1)エッジ抽出手段(105)にて、エッジ抽
出フィルタを用いて入力画像のエッジ成分を抽出し、該
エッジ成分を記録した画像を画像１としてワーキングメ
モリ(108)に格納する。

【００７３】(2a2)濃度変換手段(106)にて、閾値Ｔs1を
用いて画像１を白と黒からなる２値画像を作成し、これ
を画像２としてワーキングメモリ(108)に格納する。

【００７４】(2a3)雑音除去手段(107)にて、適当な閾値
Ｔn1を用いて雑音除去を行い、雑音除去の結果を画像３
としてワーキングメモリ(108)に格納する。

【００７５】(2a4)Ｓ1の領域データのマスクデータおよ
び該画像３の組をエッジデータとし、領域Ｓ1における
エッジ処理を終了する。なおエッジ処理終了の際には、
前記画像１、画像２をワーキングメモリ(108)から消去
しておく。

【００７６】図１１(a)の下の画像(11a1)は(2a1)から(2
a4)の処理で作成された前記画像３の例を表す概念図で
ある。

【００７７】続いて、Ｓ1と同様にＳ2について、領域デ
ータを参照しエッジデータを作成する様子を、Ｓ2の領
域データの領域処理データの処理内容である、図２(b)
の右下のフローチャートに従って説明する。なお、以下
で用いる画像１、画像２、画像３は、図２(b)の右下の
フローチャートの説明にのみ有効なものである。

【００７８】(2b1)解像度変換手段(104)にて、入力画像
を元の７５％の解像度に変換し、変換後の画像を画像１
としてワーキングメモリ(108)に格納する。

【００７９】(2b2)エッジ抽出手段(105)にて、エッジ抽
出フィルタを用いて画像１のエッジ成分を抽出し、該エ
ッジ成分を記録した画像を画像２としてワーキングメモ
リ(108)に格納する。

【００８０】(2b3)濃度変換手段(106)にて、閾値Ｔs1を
用いて画像２を白と黒からなる２値画像を作成し、これ
を画像３としてワーキングメモリ(108)に格納する。

【００８１】(2b4)Ｓ2の領域データのマスクデータおよ
び該画像３の組をエッジデータとし、領域Ｓ2における
エッジ処理を終了する。なおエッジ処理終了の際には、
前記画像１、画像２をワーキングメモリ(108)から消去
しておく。

【００８２】図１１(b)の下の画像(11b1)は(2b1)から(2
b4)の処理で作成された前記画像３の例を表す概念図で
ある。

【００８３】ところで、領域Ｓ1およびＳ2におけるエッ
ジ処理においては、濃度変換手段(106)において、それ
ぞれＴs1およびＴs2の２つの閾値を用いた。これらの閾
値については、背景が比較的明るく、かつそれほど複雑
でない状況で撮影された人物顔画像を入力した場合に、・Ｔs1の値は入力画像の明るさの最大値に対して０.２
から０.５・Ｔs2の値は入力画像の明るさの最大値に対して０.３
から０.５が適当である。

【００８４】(904)領域統合手段(103)において、領域Ｓ
1およびＳ2のエッジデータのマスクデータを参照しなが
ら、それぞれのエッジデータに格納されている画像を１
枚の画像に統合する。

【００８５】(905)(901)〜(904)の処理を経て図１０の
入力画像から得られたエッジ画像を、表示手段(111)に
おいて出力する。なお、図１２の例は、上記(901)〜(90
4)の処理を経て図１０の入力画像から得られたエッジ画
像を表す概念図である。

【００８６】

【発明の効果】本発明によるエッジ画像処理装置では、
まず、領域抽出手段によって入力画像から領域データを
作成する。エッジ処理手段では、該領域データを参照
し、領域毎に異なるエッジ抽出方法を用いて領域毎にエ
ッジ抽出画像を作成する。領域統合手段では、該エッジ
抽出画像を１枚に統合することで、所望のエッジ処理画
像を得る。ここで、領域データ毎に該領域のエッジ抽出
処理内容が独立して記述されているため、１枚の入力画
像に対して、該画像を構成する領域毎に異なるエッジ抽
出処理を行うことが可能な点が本発明の大きな特徴であ
る。

【００８７】従って、本発明により、１枚の入力画像に
対して、ある部分は特に細かく、また別のある部分は粗
くエッジを抽出するなどといったユーザーの細かな要求
にも、従来以上に柔軟に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるエッジ画像処理装
置の構成を示したブロック図

【図２】(a)本発明による領域データの記述内容を示し
た概念図 (b)本発明による領域データの記述内容を示した概念図

【図３】本発明による領域処理知識ベースの内容を表し
た概念図

【図４】(a)本発明によるエッジ画像処理装置の構成要
素として領域処理知識ベースを具備した時の領域データ
の内容を示した概念図 (b)本発明によるエッジ画像処理装置の構成要素として
領域処理知識ベースを具備した時の領域データの内容を
示した概念図

【図５】(a)本発明によるエッジ抽出フィルタの構成を
示した概念図 (b)本発明によるエッジ抽出フィルタの構成例を示した
概念図 (c)本発明によるエッジ抽出フィルタの構成例を示した
概念図

【図６】本発明によるエッジ抽出手段おけるエッジ抽出
処理の流れをフローチャート

【図７】本発明による雑音除去手段における雑音除去処
理の流れをフローチャート

【図８】本発明による領域統合手段における領域統合処
理の流れをフローチャート

【図９】本発明によるエッジ画像処理装置における全体
の処理の流れをフローチャート

【図１０】入力画像の例を示した概念図

【図１１】(a)本発明によるエッジデータの記述内容を
示した概念図 (b)本発明によるエッジデータの記述内容を示した概念
図

【図１２】本発明によるエッジ画像処理装置を用いて、
図１０の画像からエッジを抽出した結果としての画像を
示す概念図

【符号の説明】

１０１領域抽出手段１０２エッジ処理手段１０３領域統合手段１０４解像度変換手段１０５エッジ抽出手段１０６濃度変換手段１０７雑音除去手段１０８ワーキングメモリ１０９領域処理知識ベース１１０入力手段１１１表示手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル化された画像を入力し前記入力
画像のエッジを強調した画像を作成する装置であって、
画像を入力し、前記画像を構成する領域に関する情報で
ある領域データを作成する領域抽出手段、前記領域抽出
手段で作成された各々の領域データを参照して入力画像
のエッジ抽出処理を行ない、各々の領域毎のエッジ抽出
処理結果であるエッジデータを作成するエッジ処理手
段、前記エッジ処理手段で作成された各々のエッジデー
タを統合して、入力画像に対するエッジ強調画像を作成
する領域統合手段、を備えることを特徴とするエッジ画
像処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の領域データは画像の全体
または一部の領域を表すマスクデータと該領域に対応す
る部分の画像の処理内容を記述した領域処理データとの
組であって、請求項１に記載のエッジデータは前記マス
クデータと画像との組であって、画像、前記領域デー
タ、前記エッジデータ、を格納するワーキングメモリを
備え、領域抽出手段は、前記入力画像から作成した前記
領域データを前記ワーキングメモリに格納し、エッジ処
理手段は、前記ワーキングメモリに格納されている各々
の領域データについて、該領域データの領域処理データ
を参照して該領域データの領域に対応する部分の画像の
エッジ抽出処理を行ない、該エッジ抽出処理結果の画像
と該領域データのマスクデータとを組にしたエッジデー
タを前記ワーキングメモリに格納し、領域統合手段は、
前記ワーキングメモリに格納された領域データおよびエ
ッジデータを参照して複数の画像を１枚に統合すること
を特徴とする、請求項１に記載のエッジ画像処理装置。
【請求項３】請求項２記載の領域データは、該領域デー
タの構成要素としての領域処理データの代わりとして、
領域処理データへのポインタ及び該領域処理で使用する
パラメータの値を記述し、前記領域処理データの実体を
格納する領域処理知識ベースを備えることを特徴とする
請求項２に記載のエッジ画像処理装置。
【請求項４】画像の解像度を変換する解像度変換手段、
エッジ抽出フィルタを使用してエッジ抽出処理を行なう
エッジ抽出手段、画像を構成する画素の明るさを変換す
る濃度変換手段、画像に含まれる雑音を除去する雑音除
去手段を備え、前記エッジ処理手段は、前記領域抽出手
段で作成された領域データの領域処理データを参照し、
前記、解像度変換手段、エッジ抽出手段、濃度変換手
段、雑音除去手段、における処理の制御を行なって、前
記領域データに対応するエッジデータを作成することを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエッジ画像
処理装置。
【請求項５】各画素の値が一様であるディジタル化され
た入力画像に対して、出力応答が一定値Ｍとなるように
重み付け係数が設定された２次元の正方形のエッジ抽出
フィルタは、Ｎ1はＮ3より２以上大きく、かつ、Ｎ2は
Ｎ3より２以上小さいようなＮ1、Ｎ2、Ｎ3に対して、重
み付け係数Ｗ1を持ち一辺の長さがＮ1である第１の正方
形、前記Ｗ1と逆符号の重み付け係数Ｗ2を持ち一辺の長
さがＮ2である第２の正方形、および、前記Ｗ1とＷ2の
間の値の重み付け係数Ｗ3を持ち一辺の長さがＮ3である
第３の正方形を、前記第１の正方形、前記第３の正方
形、前記第２の正方形の順で、各々の正方形の中心が一
致するように重ね合わせて合成し、入力画像に対する前
記正方形フィルタの出力信号を前記入力画像のエッジ情
報として得るように構成したエッジ抽出フィルタであっ
て、前記エッジ抽出手段は、前記エッジ抽出フィルタを
使用してエッジ抽出処理を行なうことを特徴とする請求
項４記載のエッジ画像処理装置。
【請求項６】エッジ抽出手段は、該手段において使用す
る前記エッジ抽出フィルタのＮ1、Ｎ2、Ｎ3、Ｗ1、Ｗ
2、Ｗ3の値を、入力画像の大きさに応じて設定すること
を特徴とする請求項５記載のエッジ画像処理装置。
【請求項７】領域抽出手段は、閾値Ｔdに対して、入力
画像の各々の画素の明るさの値が該閾値より小さいどう
かで領域を抽出することを特徴とする請求項１〜６のい
ずれかに記載のエッジ画像処理装置。
【請求項８】領域抽出手段は、入力画像における明るさ
の分布を計算し、前記閾値Ｔdを、前記計算結果によっ
て設定することを特徴とする請求項７記載のエッジ画像
処理装置。
【請求項９】領域抽出手段は、入力画像における明るさ
分布の計算結果から、入力画像における明るさの最小値
Ｉ1および明るさの最大値Ｉ2を求め、前記閾値Ｔdを、
前記Ｉ1、Ｉ2、に対して、Ｔd ＝Ｉ1 ＋ α（Ｉ2−Ｉ
1）としたときに、０.２から０.５の間の値に設定され
たαによって計算されたＴd値によって領域抽出処理を
行なうこと特徴とする請求項８記載のエッジ画像処理装
置。
【請求項１０】雑音除去手段における雑音除去処理は、
ＴＮ1≦ＴN2を満たす閾値ＴN1、ＴN2に対して、明るさ
の値が該閾値ＴN1から該閾値ＴN2の間である画素のみで
形成される独立した領域の境界の長さが、入力画像の大
きさに応じて計算された閾値ＬN以下である場合に、該
領域内のすべての画素の値を一定の値に置き換えること
を特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載のエッジ画
像処理装置。
【請求項１１】ディジタル化された入力画像に対し前記
入力画像のエッジを強調した画像を作成する方法であっ
て、画像を入力し、前記画像を構成する領域に関する情
報である領域データを作成する第１のステップと、前記
第１のステップで作成された各々の領域データを参照し
て入力画像のエッジ抽出処理を行ない、各々の領域毎の
エッジ抽出処理結果であるエッジデータを作成する第２
のステップと、前記第２のステップで作成された各々の
エッジデータを統合して、入力画像に対するエッジ強調
画像を作成する第３のステップと、を包含するエッジ画
像処理方法。
【請求項１２】請求項１１記載の領域データは、画像の
全体または一部の領域を表すマスクデータと該領域に対
応する部分の画像の処理内容を記述した領域処理データ
との組であって、請求項１１記載のエッジデータは、前
記マスクデータと画像との組であって、ワーキングメモ
リは、画像、前記領域データ、前記エッジデータ、を格
納し、第１のステップでは、前記入力画像から作成した
前記領域データを前記ワーキングメモリに格納し、第２
のステップでは、前記ワーキングメモリに格納されてい
る各々の領域データについて、該領域データの領域処理
データを参照して該領域データの領域に対応する部分の
画像のエッジ抽出処理を行ない、該エッジ抽出処理結果
の画像と該領域データのマスクデータとを組にしたエッ
ジデータを前記ワーキングメモリに格納し、第３のステ
ップでは、前記ワーキングメモリに格納された領域デー
タおよびエッジデータを参照して複数の画像を１枚に統
合することを特徴とする請求項１１記載のエッジ画像処
理方法。
【請求項１３】請求項１２記載の領域データは、該領域
データの構成要素としての領域処理データの代わりとし
て、領域処理データへのポインタおよび該領域処理で使
用するパラメータの値を記述し、前記領域処理データの
実体を格納する領域処理知識ベースを備えることを特徴
とする請求項１２記載のエッジ画像処理方法。
【請求項１４】前記第２のステップにおける処理は、入
力画像の解像度を変換する第２−１のステップと、エッ
ジ抽出フィルタを使用してエッジ抽出処理を行なう第２
−２のステップと、画像を構成する画素の明るさを変換
する第２−３のステップと、雑音を除去する第２−４の
ステップと、を包含する請求項１１〜１３のいずれかに
記載のエッジ画像処理方法。
【請求項１５】各画素の値が一様であるディジタル化さ
れた入力画像に対して、出力応答が一定値Ｍとなるよう
に重み付け係数が設定された２次元の正方形のエッジ抽
出フィルタは、Ｎ1はＮ3より２以上大きく、かつ、Ｎ2
はＮ3より２以上小さいようなＮ1、Ｎ2、Ｎ3に対して、
重み付け係数Ｗ1を持ち一辺の長さがＮ1である第１の正
方形、前記Ｗ1と逆符号の重み付け係数Ｗ2を持ち一辺の
長さがＮ2である第２の正方形、および、前記Ｗ1とＷ2
の間の値の重み付け係数Ｗ3を持ち一辺の長さがＮ3であ
る第３の正方形を、前記第１の正方形、前記第３の正方
形、前記第２の正方形の順で、各々の正方形の中心が一
致するように重ね合わせて合成し、入力画像に対する前
記正方形フィルタの出力信号を前記入力画像のエッジ情
報として得るように構成したエッジ抽出フィルタであっ
て、前記第２−１のステップは、前記エッジ抽出フィル
タを使用してエッジ抽出処理を行なうことを特徴とする
請求項１４記載のエッジ画像処理方法。
【請求項１６】前記第２−１のステップは、該ステップ
において使用する前記エッジ抽出フィルタのＮ1、Ｎ2、
Ｎ3、Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3の値を、入力画像の大きさに応じて
設定することを特徴とする請求項１５記載のエッジ画像
処理方法。
【請求項１７】第１のステップは、閾値Ｔdに対して、
入力画像の各々の画素の明るさの値が該閾値より小さい
どうかで領域を抽出することを特徴とする請求項１１〜
１６のいずれかに記載のエッジ画像処理方法。
【請求項１８】第１のステップは、入力画像における明
るさの分布を計算し、前記閾値Ｔdを、前記計算結果に
よって設定することを特徴とする請求項１７記載のエッ
ジ画像処理方法。
【請求項１９】第１のステップは、入力画像における明
るさ分布の計算結果から、入力画像における明るさの最
小値Ｉ1および明るさの最大値Ｉ2を求め、前記閾値Ｔd
を、前記Ｉ1、Ｉ2、に対して、Ｔd ＝Ｉ1 ＋ α（Ｉ2
−Ｉ1）としたときに、０.２から０.５の間の値に設定
されたαによって計算されたＴd値によって領域抽出処
理を行なうこと特徴とする請求項１８記載のエッジ画像
処理方法。
【請求項２０】第２−４のステップにおける雑音除去処
理は、ＴN1≦ＴN2を満たす閾値ＴN1、ＴN2に対して、明
るさの値が該閾値ＴN1から該閾値ＴN2の間である画素の
みで形成される独立した領域の境界の長さが、入力画像
の大きさに応じて計算された閾値ＬN以下である場合
に、該領域内のすべての画素の値を一定の値に置き換え
ることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれかに記載
のエッジ画像処理方法。