JPH10143672A

JPH10143672A - 画像輪郭線データの作成方法および装置

Info

Publication number: JPH10143672A
Application number: JP8311330A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Shimazu; 茂昭嶋津
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ユーザの負担を軽減しつつ良好な輪郭線を作
成する技術を提供する。【解決手段】対象画像の所望の輪郭線を求める際に使
用され、所望の輪郭線よりも粗い輪郭を表すガイド輪郭
線を設定する。このガイド輪郭線に沿って、対象画像を
含む画像平面上に複数の処理ウィンドウをほぼ連続的に
設定する。そして、各処理ウィンドウ内の部分画像を表
す部分画像データに基づいて、各処理ウィンドウを、１
本の境界線で比較的暗い第１の領域と比較的明るい第２
の領域とに２分割する。さらに、複数の処理ウィンドウ
の境界線を順次接続することによって、所望の輪郭線を
表す輪郭線データを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像の輪郭線デ
ータを作成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】写真などの自然画像を切り抜く際には、
その画像内の一部分（例えば人物）の輪郭線を作成する
処理が行われる。画像の輪郭線を作成する方法として
は、閾値を用いて画像を２値化し、２値化画像の境界を
検出することによって輪郭線を作成する方法が知られて
いる。このような方法の１つとして、例えば本出願人に
より開示された特公平８−２０７２５号公報に記載され
た方法がある。この方法では、輪郭線に沿って複数の領
域を設定し、各領域ごとにユーザ（オペレータ）が閾値
を設定しながら２値化を行うことによって、インタラク
ティブに輪郭線を作成する。望ましい輪郭線が得られな
い場合には、ユーザが閾値を設定し直して再度輪郭線を
作成する。こうして、望ましい輪郭線が得られるまで、
インタラクティブな操作が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、所望の輪郭線を作成するために、ユーザが複数の領
域ごとに異なる閾値を設定しなければならないので、ユ
ーザの負担が大きいという問題があった。

【０００４】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、ユーザの負担を
軽減しつつ良好な輪郭線を作成する技術を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第１の発明
は、画像の輪郭線データを作成する方法であって、
（ａ）対象画像の所望の輪郭線を求める際に使用され、
前記所望の輪郭線よりも粗い輪郭を表すガイド輪郭線を
設定する工程と、（ｂ）前記ガイド輪郭線に沿って、前
記対象画像を含む画像平面上に複数の処理ウィンドウを
ほぼ連続的に設定する工程と、（ｃ）各処理ウィンドウ
内の部分画像を表す部分画像データに基づいて、各処理
ウィンドウを、１本の境界線で比較的暗い第１の領域と
比較的明るい第２の領域とに２分割する工程と、（ｄ）
前記複数の処理ウィンドウの境界線を順次接続すること
によって、前記所望の輪郭線を表す輪郭線データを求め
る工程と、を備えることを特徴とする。

【０００６】各処理ウィンドウを比較的暗い第１の領域
と比較的明るい第２の領域に２分割することによって、
所望の輪郭線の一部を構成する境界線を得ることができ
る。従って、複数の処理ウィンドウの境界線を順次接続
することによって、所望の輪郭線を表す輪郭線データを
容易に求めることができる。

【０００７】上記第１の発明において、前記工程（ｃ）
は、各処理ウィンドウの前記境界線を、前記第１の領域
の平均濃度と前記第２の領域の平均濃度の分散が実質的
に最大になるように決定する工程を含むことが好まし
い。

【０００８】こうすれば、各処理ウィンドウを比較的暗
い第１の領域と比較的明るい第２の領域に２分割するよ
うな適切な境界線を求めることができる。

【０００９】また、前記工程（ｂ）は、各処理ウィンド
ウの形状を、前記ガイド輪郭線を構成する各線分に平行
な第１組の辺と、前記ガイド輪郭線の各線分とは垂直な
所定の幅を有する第２組の辺とを有する長方形に設定す
る工程を含み、前記工程（ｃ）は、（１）前記第１組の
辺が水平となるように、各処理ウィンドウをアフィン変
換して正立させる工程と、（２）正立した各処理ウィン
ドウに対する前記境界線を、鉛直方向の各列ごとに上下
に分割するように階段状に設定する工程と、（３）前記
階段状の境界線に対して、前記アフィン変換の逆変換を
施す工程と、を備えるようにすることが好ましい。

【００１０】こうすれば、各処理ウィンドウが各列毎に
上下に分割されるので、比較的単純な形状の境界線を得
ることができる。

【００１１】上記第１の発明において、さらに、各処理
ウィンドウに対して、各処理ウィンドウを２分割する複
数の候補境界線を予め準備する工程を含み、前記工程
（ｃ）は、各処理ウィンドウを前記複数の候補境界線で
それぞれ分割した時に、前記第１の領域の平均濃度と第
２の領域の平均濃度の分散を実質的に表す指標値をそれ
ぞれ求める工程と、前記複数の候補境界線の中で、前記
分散が最大となるような指標値を有する候補境界線を選
択する工程と、を含むことが好ましい。

【００１２】こうすれば、複数の候補境界線の中から、
第１と第２の領域に２分割するのに最も適した境界線を
容易に選択することができる。

【００１３】また、前記工程（ａ）は、前記対象画像の
縮小画像において、前記所望の輪郭線に近い輪郭を表す
第１の粗輪郭線を設定する工程と、前記第１の粗輪郭線
を前記縮小画像に対する前記対象画像の倍率で拡大する
ことによって第２の粗輪郭線を求め、前記第２の粗輪郭
線を前記ガイド輪郭線として設定する工程と、を含むよ
うにしてもよい。

【００１４】こうすれば、ガイド輪郭線を容易に設定す
ることができる。

【００１５】前記工程（ａ）は、さらに、前記第２の粗
輪郭線を比較的少数の線分で近似することによって第３
の粗輪郭線を求め、前記第３の粗輪郭線を前記ガイド輪
郭線として設定する工程を含むことが好ましい。

【００１６】こうすれば、ガイド輪郭線を構成する線分
の数が少なくなるので、各処理ウィンドウを２分割する
処理に要する処理時間を短縮することができる。

【００１７】上記第１の発明は、さらに、前記工程
（ｄ）で得られた輪郭線を、前記工程（ａ）における新
たなガイド輪郭線として設定する工程と、この新たなガ
イド輪郭線を用いて前記工程（ｂ）ないし工程（ｄ）を
再度実行する工程と、を備えることが好ましい。

【００１８】こうして輪郭線の作成処理を繰り返すよう
にすれば、より好ましい輪郭線を得ることができる。

【００１９】前記工程（ｂ）は、各処理ウィンドウの形
状を、前記ガイド輪郭線を構成する各線分に平行な第１
組の辺と、前記ガイド輪郭線の各線分とは垂直な所定の
幅を有する第２組の辺とを有する長方形に設定する工程
を含み、前記工程（ｂ）ないし工程（ｄ）を再度実行す
る際に、前記工程（ｂ）で設定される各処理ウィンドウ
の前記所定の幅が、前記工程（ｂ）ないし工程（ｄ）の
前回の実行時に比べて小さく設定されることが好まし
い。

【００２０】こうすれば、輪郭線の作成処理を繰り返す
度に、より細かな望まし輪郭線を得ることができる。

【００２１】また、前記工程（ｂ）は、前記各処理ウィ
ンドウの形状を、前記ガイド輪郭線を構成する各線分に
平行で前記線分の長さよりも所定の長さだけ両側にそれ
ぞれ長い第１組の辺と、前記ガイド輪郭線の各線分とは
垂直な所定の幅を有する第２組の辺とを有する長方形に
設定することによって、隣接する処理ウィンドウが互い
に重なり合うように前記各処理ウィンドウを設定する工
程を含み、前記工程（ｄ）は、隣接する処理ウィンドウ
が重なる領域に存在する境界線同士を補間することによ
って、前記複数の処理ウィンドウの境界線を順次接続す
る工程を含むことが好ましい。

【００２２】こうすれば、境界線の両端を滑らかに接続
することができる。

【００２３】第２の発明は、画像の輪郭線データを作成
する装置であって、対象画像の所望の輪郭線を求める際
に使用され、前記所望の輪郭線よりも粗い輪郭を表すガ
イド輪郭線を設定するガイド輪郭線設定手段と、前記ガ
イド輪郭線に沿って、前記対象画像を含む画像平面上に
複数の処理ウィンドウをほぼ連続的に設定する処理ウィ
ンドウ設定手段と、各処理ウィンドウ内の部分画像を表
す部分画像データに基づいて、各処理ウィンドウを、１
本の境界線で比較的暗い第１の領域と比較的明るい第２
の領域とに２分割する領域分割処理手段と、前記複数の
処理ウィンドウの境界線を順次接続することによって、
前記所望の輪郭線を表す輪郭線データを求める輪郭線接
続手段と、を備えることを特徴とする。

【００２４】第２の発明によっても、第１の発明と同様
に、所望の輪郭線を表す輪郭線データを容易に求めるこ
とができる。

【００２５】

【発明の他の態様】この発明は、以下のような他の態様
も含んでいる。第１の態様は、コンピュータに上記の発
明の各工程または各手段の機能を実行させるコンピュー
タプログラムを記録した記録媒体である。記録媒体とし
ては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭなどのコン
ピュータが読取り可能な携帯型の記憶媒体や、コンピュ
ータシステムの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメ
モリ）および外部記憶装置、あるいは、これ以外のコン
ピュータプログラムが記録された媒体であってコンピュ
ータシステムが読取り可能な種々の媒体を利用できる。

【００２６】第２の態様は、コンピュータに上記の発明
の各工程または各手段の機能を実行させるコンピュータ
プログラムを通信経路を介して供給するプログラム供給
装置である。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は、この発明の第１実施例で
ある画像処理装置の構成を示すブロック図である。この
画像処理装置は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０
と、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むメインメモリ２２と、外
部記憶装置としてのハードディスク装置２４と、入力装
置としてのデジタイザ２６，キーボード２６、および、
マウス３０と、表示装置としてのカラーＣＲＴ３２と、
外部の装置とのインタフェイス３４とを備えるコンピュ
ータシステムである。これらの各構成要素は、バス４０
を介して互いに接続されている。

【００２８】ＣＰＵ２０は、メインメモリ２２に記憶さ
れたプログラムを実行することによって、ガイド輪郭線
作成部５２と、処理ウィンドウ作成部５４と、領域分割
処理部５６と、輪郭線結合部５８と、の各機能を実現す
る。

【００２９】なお、これらの各部の機能を実現するコン
ピュータプログラム（アプリケーションプログラム）
は、フロッピディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の携帯型の記録
媒体（可搬型の記録媒体）からコンピュータシステムの
メインメモリ２２またはハードディスク装置２４に転送
される。あるいは、通信経路を介してプログラム供給装
置からコンピュータシステムに供給するようにしてもよ
い。

【００３０】なお、この発明において、「記録媒体」と
は、上述した携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭ
やＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハード
ディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装
置も含んでいる。すなわち、この発明の「記録媒体」
は、コンピュータが読取り可能な媒体であって、コンピ
ュータプログラムを記録した種々の媒体を含んでいる。

【００３１】メインメモリ２２の内部には、画像メモリ
６０と、輪郭線データメモリ６２と、部分画像バッファ
６４と、部分輪郭線バッファ６８と、パラメータバッフ
ァ７０と、の各メモリ領域が設定されている。

【００３２】図２は、実施例の処理手順を示すフローチ
ャートである。ステップＳ１では、粗輪郭線の入力モー
ドを選択する。予め作成された粗輪郭線を使用するモー
ドを選択すると、ステップＳ２において、与えられた粗
輪郭線データが輪郭線データメモリ６２内に取り込まれ
る。この粗輪郭線としては、例えばハードディスク装置
２４に予め格納されていたものや、インタフェイス３４
を介して他の装置から与えられたものを利用できる。ま
た、後述するように、実施例において作成された輪郭線
を新たな粗輪郭線として用いることもできる。

【００３３】一方、ステップＳ１において、ユーザが対
話処理によって粗輪郭線を入力するモードを選択する
と、以下に説明するステップＳ３，Ｓ４が実行される。
図３は、処理対象となる実画像の例と、この実画像から
ガイド輪郭線（後述する）を作成するまでの処理内容を
示す説明図である。実画像としては、人物を含む写真画
像を用いている。図３（Ａ）において、斜線が付された
部分を囲む輪郭線が、最終的に得たい所望の輪郭線であ
る。

【００３４】ステップ３では、ガイド輪郭線作成部５２
が、処理対象となる実画像を１／ｍに（面積比で１／ｍ
² に）間引くことによって、図３（Ｂ）に示す粗画像を
作成する。なお、実画像データはハードディスク装置２
４に格納されている。また、粗画像を表す粗画像データ
は画像メモリ６０に格納される。この粗画像データは、
図示しないフレームメモリにも書き込まれて、カラーＣ
ＲＴ３２に表示される。なお、表示用画像として粗画像
が予め与えられている場合には、この表示用画像をその
まま粗画像として利用することも可能である。

【００３５】ステップＳ４では、ユーザがデジタイザ２
６やマウス３０などのポインティングデバイスを用い
て、カラーＣＲＴ３２上で粗輪郭線の座標を指定する。
図３（Ｃ）には、入力された粗輪郭線を太い一点鎖線で
示している。なお、この実施例のように、粗画像上で粗
輪郭線を入力するようにすれば、実画像上で粗輪郭線を
入力する場合に比べて、画像メモリ６０の容量が少なく
て済み、また、処理時間も短縮できるという利点があ
る。

【００３６】図２のステップＳ５では、ユーザが、輪郭
線の作成処理に使用されるパラメータを入力し、パラメ
ータバッファ７０（図１）に格納する。パラメータとし
ては、以下のものが含まれる：（１）粗輪郭線指定誤差ｋ［画素］：ユーザが粗輪郭線
を指定する際に、粗輪郭線が望ましい輪郭線からずれ得
る最大量の推定値。（２）画像倍率ｍ：粗画像に対する実画像の倍率であ
り、これは間引き率の逆数に等しい。（３）ガイド輪郭線近似誤差ｄ［画素］：ガイド輪郭線
の多数の線分を、比較的少数の線分で近似する際の近似
誤差（元の線分と近似された線分との距離の許容差）。

【００３７】図２のステップＳ６では、ガイド輪郭線作
成部５２が、粗輪郭線からガイド輪郭線を作成する。図
４は、粗輪郭線からガイド輪郭線を作成する処理の内容
を示す説明図である。まず、ステップＳ２またはステッ
プＳ３，Ｓ４で入力された第１の粗輪郭線ＣＣ１（図４
（Ａ））をｍ倍に拡大することによって、図４（Ｂ）に
示す拡大された第２の粗輪郭線ＣＣ２を求める。図４の
例では、第１の粗輪郭線ＣＣ１を３倍することによっ
て、第２の粗輪郭線ＣＣ２を求めている。なお、この拡
大によって、粗輪郭線を構成する各点（輪郭点）の間の
距離がｍ倍となる。例えば、第１の輪郭線ＣＣ１におい
て、１画素の距離だけ離れた２つの輪郭点は、第２の輪
郭線ＣＣ２においてはｍ画素の距離だけ離れる。ガイド
輪郭線作成部５２は、さらに、図４（Ｂ）に示す第２の
粗輪郭線ＣＣ２を比較的少数の線分で近似して、図４
（Ｃ）に示すガイド輪郭線ＧＣ（第３の粗輪郭線）を求
める。

【００３８】図５は、拡大された粗輪郭線ＣＣ２を少数
の線分で近似してガイド輪郭線ＧＣを求める手順を示す
説明図である。図５（Ａ）に示すように、対象となる粗
輪郭線は９つの輪郭点Ｐi 〜Ｐi+8 を線分で順次接続し
たものと仮定している。粗輪郭線の近似処理は、近似誤
差ｄの範囲内で、可能な限り少数の線分で輪郭線を近似
する処理である。この近似誤差ｄの値は、前述したステ
ップＳ５で設定されている。近似処理では、まず、近似
の開始点（図５（Ａ）の例では最初の輪郭点Ｐi ）と、
他の輪郭点（図５（Ａ）の例では３番目の輪郭点Ｐi+3
）とを結ぶ線分Ｌを仮想的に描き、この線分Ｌから、
線分Ｌの両端点の間に存在する他の輪郭点（図５（Ａ）
の例では３番目の輪郭点Ｐi+3 ）までの距離Ｄｓをそれ
ぞれ算出する。線分Ｌの両端点の間に複数の輪郭点が含
まれる時には、その距離Ｄｓの最大値を求める。この距
離Ｄｓの最大値が近似誤差ｄ以下であれば、その両端点
の間にある輪郭線部分を、一本の線分Ｌで近似できるも
のと判断する。なお、この近似誤差ｄは片側誤差であ
り、両側に近似誤差ｄだけそれぞれ離れた範囲内に各輪
郭点が含まれるように近似が行われる。こうして、開始
点Ｐi から数えて３番目の輪郭点Ｐi+3 以降の輪郭点に
ついて、線分Ｌで近似できるか否かを順次判定してい
く。こうして各輪郭点を線分Ｌの終点に設定して、近似
可能か否かを判定していくと、５番目の輪郭点Ｐi+4 ま
では一本の線分Ｌで近似できるものと判定される。

【００３９】図５（Ｂ）は、６番目の輪郭点Ｐi+5 を線
分Ｌの終点とした場合を示している。このとき、線分Ｌ
と５番目の輪郭点Ｐi+4 との間の距離Ｄｓが、近似誤差
ｄよりも大きくなっている。このように、一本の線分Ｌ
では近似できないことが判明すると、その１つ手前の輪
郭点Ｐi+4 までが線分Ｌで近似可能であると決定され
る。従って、図５（Ｃ）に示すように、１番目の輪郭点
Ｐi と５番目の輪郭点Ｐi+4 とを両端点とする一本の線
分Ｌ１によって、５つの輪郭点の間の輪郭線部分を近似
することができる。同様に、５番目の輪郭点Ｐi+4 と９
番目の輪郭点Ｐi+8 とを両端点とする一本の線分２によ
って、他の５つの輪郭点の間の輪郭線部分を近似するこ
とができる。この結果、９つの輪郭点Ｐi 〜Ｐi+8 で構
成されていた粗輪郭線が、３つの輪郭点Ｐi ，Ｐi+4 ，
Ｐi+8 で近似できたことになる。換言すれば、図４
（Ｂ）に示す８本の線分で構成されていた粗輪郭線ＣＣ
２が、図４（Ｃ）に示す２本の線分で構成されたガイド
輪郭線ＧＣによって近似できる。こうして得られたガイ
ド輪郭線ＧＣを表す輪郭線データは、輪郭線データメモ
リ６２に格納される。

【００４０】なお、上述した粗輪郭線の近似処理を行わ
ずに、第２の粗輪郭線ＣＣ２をそのままガイド輪郭線と
して用いて、図２のステップＳ７以降の処理を実行する
ことも可能である。但し、上述したような粗輪郭線の近
似処理を行えば、輪郭線を構成する線分の数が少なくな
るので、ステップＳ７以降の処理をより高速に、短時間
で行うことができるという利点がある。

【００４１】図２のステップＳ７では、ガイド輪郭線Ｇ
Ｃに沿って複数の処理ウィンドウがほぼ連続的に作成さ
れる。図６は、ガイド輪郭線ＧＣに沿って設定された複
数の処理ウィンドウＷ１〜Ｗ１２を示す説明図である。
図６（Ａ）において、ガイド輪郭線ＧＣは、一点鎖線で
描かれた１２本の線分Ｌ１〜Ｌ１２で構成されている。
図６（Ｂ）は、線分Ｌ５に沿って設定された処理ウィン
ドウＷ５を示している。これから解るように、処理ウィ
ンドウＷ５は、ガイド輪郭線ＧＣを構成する線分Ｌ５に
平行な第１組の辺と、線分Ｌ５に垂直で所定の幅｛２
（ｄ＋ｍｋ）｝を有する第２組の辺とを有する長方形の
形状を有している。なお、線分Ｌ５は、幅｛２（ｄ＋ｍ
ｋ）｝の中心を通っている。ここで、ｄ，ｍ，ｋは、ス
テップＳ５で設定されたパラメータであり、ｄはガイド
輪郭線の近似誤差、ｍは粗画像に対する実画像の倍率、
ｋは粗輪郭線指定誤差である。

【００４２】処理ウィンドウの片側幅（ｄ＋ｍｋ）を示
す３つのパラメータｄ，ｍ，ｋは、以下のことを考慮し
て決定されている。粗輪郭線指定誤差ｋ［画素］は、ユ
ーザが第１の粗輪郭線ＣＣ１を指定する際に、第１の粗
輪郭線ＣＣ１が望ましい輪郭線からずれ得る最大量の推
定値である。ガイド輪郭線ＧＣは、この第１の粗輪郭線
ＣＣ１をｍ倍した第２の粗輪郭線ＣＣ２から得られるの
で、このズレの最大量はｍｋ［画素］になる。さらに、
第２の粗輪郭線ＣＣ２からガイド輪郭線ＧＣを求める際
には、近似誤差ｄが発生する。従って、ガイド輪郭線Ｇ
Ｃが、望ましい輪郭線からずれている最大のズレ量は、
片側で（ｄ＋ｍｋ）［画素］以下であると考えられる。
従って、ガイド輪郭線ＧＣの両側に、（ｄ＋ｍｋ）［画
素］の幅で処理ウィンドウを設定しておけば、望ましい
輪郭線が、この処理ウィンドウの中に含まれるようにす
ることができる。従って、後述するように、各処理ウィ
ンドウの中を領域分割することによって、各処理ウィン
ドウの中で望ましい輪郭線（境界線）を求めることがで
きる。なお、ガイド輪郭線の近似誤差ｄは例えば約５画
素、粗輪郭線指定誤差ｋは約５画素程度の値が好まし
い。

【００４３】図２のステップＳ８では、処理ウィンドウ
作成部５４が、各処理ウィンドウ内の画像（「部分画
像」と呼ぶ）を元の実画像から抽出し、その部分画像デ
ータが部分画像バッファ６４に登録（格納）する。ほと
んどの処理ウィンドウは、図６（Ｂ）に示すように傾い
ている。そこで、処理ウィンドウ作成部５４は、各部分
画像を登録する前に、その傾き角θだけ部分画像をアフ
ィン変換し、図６（Ｃ）に示すように、輪郭線の線分
（この例では線分Ｌ５）に平行な辺が水平を向くように
正立させる。このように、部分画像を正立させるのは、
次の領域分割処理を実行しやすいようにするためであ
る。

【００４４】ステップＳ９では、領域分割処理部５６
が、各処理ウィンドウ内の部分画像を、１本の境界線に
よって比較的暗い第１の領域と比較的明るい第２の領域
に２分割する。この境界線は、画像全体の輪郭線の一部
を構成する部分輪郭線である。この部分輪郭線を表す部
分輪郭線データは、部分輪郭線バッファ６８に格納され
る。ステップＳ９の処理の具体的な方法を説明する前
に、以下ではまず、領域分割処理の結果として得られる
境界線の性質について説明する。

【００４５】図７は、領域分割処理の例を示す説明図で
ある。図７（Ａ）には、３×８画素領域を有する処理ウ
ィンドウ内の部分画像が示されている。各画素の中に記
された数字は、画像データ（画素データ）の値であり、
各画素の濃度を示している。この実施例においては、画
像データは濃度を示しているので、画像データの値が大
きいほど暗い画素である。図７（Ａ）の部分画像は、画
像データの値が１８０以上の比較的暗い領域と、画像デ
ータの値が６０以下の比較的明るい領域とに分割される
ことが解る。領域分割処理では、この部分画像を、１本
の境界線ＢＲ１によって２つの領域に分割する。この境
界線ＢＲ１は、鉛直方向（ｙ方向）に並ぶ８つの列を、
それぞれ上下に２分割するように階段状に設定されてい
る。図７（Ａ）の例では、境界線ＢＲ１の上方が比較的
暗い領域であり、境界線ＢＲ１の下方が比較的明るい領
域である。これとは逆に、境界線の上方が比較的明るい
領域であり、境界線の下方が比較的暗い領域であるよう
に分割されることもある。

【００４６】すなわち、境界線は、部分画像を比較的暗
い第１の領域と比較的明るい第２の領域に上下に２分割
するように形成される。また、各列は境界線によって上
下に２分割されるだけであり、３つ以上に分割されるこ
とはない。

【００４７】図７（Ｂ）は、他の部分画像について得ら
れた境界線ＢＲ２を示している。この部分画像では、左
端から３列目ないし５列目の下端に、画像データの値が
約１００の画素が３つ並んでいる。これらの画素は、比
較的暗い領域とされてもおかしくないように見える。し
かし、この実施例では、境界線は部分画像を比較的暗い
領域と比較的明るい領域に上下に２分割するだけなの
で、これらの３つの画素は比較的明るい領域に含まれる
ように境界線ＢＲ２が決定される。

【００４８】図８は、領域分割処理における演算処理の
内容を示す説明図である。ここでは簡単のために、図８
（Ａ）に示すような３×３画素領域を有する処理ウィン
ドウ内の部分画像を処理する例を示している。部分画像
内の境界線を決定する際には、図８（Ｂ）に示すような
分割パターンＰｉを用いる。この分割パターンＰｉは、
部分画像と同じ形状の領域を有しており、境界線ＢＲに
よって第１の領域Ｒ０と第２の領域Ｒ１とに上下に２分
割されている。この分割パターンＰｉでは、第１の領域
Ｒ０の画素数ｎ₀ が３であり、第２の領域Ｒ１の画素数
ｎ₁が６である。なお、第１の領域Ｒ０が比較的暗い領
域であれば、第２の領域Ｒ１は比較的明るい領域とな
る。一方、第１の領域Ｒ０が比較的明るい領域であれ
ば、第２の領域Ｒ１は比較的暗い領域となる。このよう
に、２つの領域Ｒ０，Ｒ１は、一方が比較的暗い領域と
なり、他方が比較的明るい領域となればよく、どちらが
暗い領域であり、どちらが明るい領域であるかは、領域
分割の際には問題とならない。

【００４９】図９は、３×３画素領域を有する処理ウィ
ンドウを上下２つの領域に分割するすべての可能な分割
パターンを示す説明図である。図９において、ｎ₀ は上
方の領域の画素数である。これらの分割パターンは、３
×３画素領域を有する処理ウィンドウを２分割するよう
な複数の候補境界線を表している。領域分割処理では、
このような複数の分割パターンの中から、部分画像を分
割するのに最も適したパターンが、以下のように選択さ
れる。

【００５０】領域分割処理部５６は、まず、図８（Ａ）
の部分画像Ｄ（ｐ）について、各分割パターン（例えば
図８（Ｂ）の分割パターンＰｉ）に対する分散Ｖ_Piを、
以下の数式１〜数式４に従って算出する。

【００５１】

【数１】

【００５２】

【数２】

【００５３】

【数３】

【００５４】

【数４】

【００５５】ここで、Ｄ（ｐ₀）は、分割パターンＰｉ
の第１の領域Ｒ０に属する画素における部分画像の画像
データ値であり、Ｄ（ｐ₁）は、分割パターンＰｉの第
２の領域Ｒ１に属する画素における部分画像の画像デー
タ値である。数式１で与えられるμ₀は、第１の領域Ｒ
０における画像データの平均値であり、数式２で与えら
れるμ₁は、第２の領域Ｒ１における画像データの平均
値である。また、数式３で与えられるμは、部分画像の
全体における画像データの平均値である。従って、数式
４で与えられる分散Ｖ_Piは、第１の領域Ｒ０の平均濃度
μ₀の画素がｎ₀個存在し、第２の領域Ｒ１の平均濃度
μ₁の画素がｎ₁個存在すると仮定した時に、これらの
平均濃度を確率変数とする統計的な分散に相当してい
る。このような分散Ｖ_Piは、「クラス間分散」とも呼ば
れる。図８の例では、その下部に示すように、分散Ｖ_Pi
の値は２８８００となる。

【００５６】領域分割処理部５６は、処理対象となって
いる部分画像と同じ形状を有する可能なすべての分割パ
ターンＰｉに関して上記の分散Ｖ_Piを算出し、分散Ｖ_Pi
が最大である分割パターンを選択する。そして、選択さ
れた分割パターンにおける境界線が、その処理ウィンド
ウにおける部分輪郭線として登録される（図２のステッ
プＳ１０）。分散Ｖ_Piが最大となる分割パターンが好ま
しい境界線であることは、以下のようにして理解でき
る。

【００５７】図１０は、部分画像内の画像データの分布
と、境界線で区分された２つの領域Ｒ０，Ｒ１の画像デ
ータの平均値μ₀，μ₁の違いを示すグラフである。図
１０は、境界線ＢＲによって２つの領域Ｒ０，Ｒ１に分
割された場合の各領域の画像データの平均値μ₀，μ₁
を示している。部分画像全体の画像データの平均値μ
は、境界線の設定には無関係であり、一定の値となる。

【００５８】一般には、図１０のように、画像データの
分布が２つの領域に分割できる時に、その望ましい境界
線に近い位置で分割するほど、上述した数式４で与えら
れる分散Ｖ_Piの値が大きくなる傾向がある。従って、例
えば、３×３画素領域の部分画像の望ましい境界線を求
めるためには、図９に示すすべての分割パターンの中
で、分散Ｖ_Piの最も大きなものを選択すればよい。

【００５９】なお、図６からも解るように、処理ウィン
ドウの幅は一定値｛２（ｄ＋ｍｋ）｝であるが、処理ウ
ィンドウの長さは一定ではなく、対応する線分の長さに
依存する。種々の長さの部分画像に関して図８のように
領域分割処理を行うためには、種々の長さの部分画像に
対する複数の分割パターンを予め準備しておけばよい。
例えば、部分画像の長さが最大で２０画素と考えられる
場合には、部分画像の長さが１画素から２０画素までの
２０種類の形状に関して、実現可能な複数の分割パター
ンをそれぞれ準備しておけばよい。この場合に、例え
ば、図６（Ａ）の３つの処理ウィンドウＷ６〜Ｗ８のよ
うに、部分画像の最大長さ（例えば２０画素）を超える
処理ウィンドウが設定されることも考えられる。この場
合には、１つの処理ウィンドウ内の部分画像を、最大長
さ以下の複数の部分画像に分割し、分割された各部分画
像に関して上述した領域分割処理を行うようにすればよ
い。

【００６０】ところで、前述した図９の例からも理解で
きるように、上記のようにして得られた境界線（部分輪
郭線）は、部分画像を階段状（ステップ状）に上下に２
つに分割するものである。従って、境界線はつねに一筆
書きで描けるものであり、境界線が自分で輪（ループ）
を作成するようなことはない。

【００６１】図２のステップＳ１０では、こうして得ら
れた部分輪郭線を表す部分輪郭線データが部分輪郭線バ
ッファ６８に登録される。なお、部分画像はステップＳ
８でアフィン変換によってθ度回転しているので、部分
輪郭線は、−θ度回転するように逆変換された後で、部
分輪郭線バッファ６８に登録される。

【００６２】ステップＳ１１では、ガイド輪郭線ＧＣを
一周したか否かが判断される。一周していなければ、ガ
イド輪郭線ＧＣを構成する次の線分を対象として、上述
したステップＳ７〜Ｓ１０の処理を繰り返し、それぞれ
の処理ウィンドウについて部分輪郭線を登録する。一
方、ガイド輪郭線ＧＣを一周すると、ステップＳ１２に
おいて、輪郭線結合部５８が複数の部分輪郭線を結合し
て、最終的な輪郭線を作成する。

【００６３】図１１は、部分輪郭線の結合方法を示す説
明図である。図１１（Ａ）に示すように、隣接する部分
輪郭線ＢＲａ，ＢＲｂの端点同士が離れている場合に
は、それらの端点が直線ＣＬ１で接続される。図１１
（Ｂ）に示すように、隣接する部分輪郭線ＢＲａ，ＢＲ
ｂが交差する場合には、その交点ＩＮＴで２つの部分輪
郭線ＢＲａ，ＢＲｂが接続される。また、図１１（Ｃ）
に示すように、隣接する部分輪郭線ＢＲａ，ＢＲｂが互
いに交差はしていないが、他方の処理ウィンドウの枠と
は交差しているような場合も考えられる。この場合に
は、一方の部分輪郭線ＢＲａと他方の処理ウィンドウＷ
ｂの枠との交点Ｑａと、他方の部分輪郭線ＢＲｂと一方
の処理ウィンドウＷａの枠との交点Ｑｂとが、直線ＣＬ
２で接続される。なお、図１１（Ａ）や（Ｃ）の接続線
ＣＬ１，ＣＬ２は、直線の線分でなく、曲線でもよい。

【００６４】図１２は、部分輪郭線の他の結合方法を示
す説明図である。この方法では、処理ウィンドウＷａ，
Ｗｂが互いに重なり合うように、図１２（Ｂ）に示すよ
うに、各処理ウィンドウの両側をそれぞれ所定の長さ△
Ｌだけ延長する。図１２（Ｂ）の処理ウィンドウＷ
ａ’，Ｗｂ’では、各部分輪郭線ＢＲａ，ＢＲｂが、隣
接する処理ウィンドウの枠と交差する。そこで、各部分
輪郭線ＢＲａ，ＢＲｂと、それぞれの隣接処理ウィンド
ウとの交点Ｑａ，Ｑｂが、接続線ＣＬで接続される。こ
の接続線ＣＬは、図１２（Ｂ）のように滑らかな曲線で
もよく、また、直線でもよい。

【００６５】交点Ｑａ，Ｑｂを曲線で滑らかに接続する
方法としては、本出願人により開示された特公平８−２
０７２５号公報の第５図および第１３図に記載された方
法を利用することができる。この場合には、まず、処理
ウィンドウが重なり合う領域に存在する輪郭線部分を同
じ数に等分割する。そして、分割された２つの輪郭線部
分を、それぞれの交点Ｑａ，Ｑｂからの距離に比例した
重みで平均化すると、図１２（Ｂ）に示すような滑らか
な接続線ＣＬが得られる。

【００６６】図２のステップＳ１３では、こうして結合
された輪郭線を表す輪郭線データが出力される。ここ
で、「出力」とは、ハードディスク装置２４に格納した
り、カラーＣＲＴ３２上に表示したり、インタフェイス
３４を介して外部の装置に転送したりする操作を含む広
い意味を有している。例えば、カラーＣＲＴ３２に、得
られた輪郭線と元の実画像とを同時に表示すれば、所望
の輪郭線が得られたか否かを判断することができる。

【００６７】ステップＳ１４では、再帰的な処理を実行
するか否かをユーザが指定する。ここで、「再帰的な処
理」とは、ステップＳ６〜Ｓ１２の手順に従って得られ
た輪郭線を、ガイド輪郭線（あるいは粗輪郭線）として
用い、再度ステップＳ５〜Ｓ１２の処理を実行すること
を意味する。

【００６８】図１３は、再帰的な処理の一例を示す説明
図である。図１３（Ａ）は実画像を示し、図１３（Ｂ）
は、１回目の処理で得られた輪郭線ＣＲ１を示してい
る。この輪郭線ＣＲ１は、実画像の凹部を忠実には再現
していないことが解る。再帰的処理では、この輪郭線Ｃ
Ｒ１をガイド輪郭線として用いることになる。図１３
（Ｃ）は、再帰的処理で設定された処理ウィンドウを示
している。このように、再帰的処理を行えば、ガイド輪
郭線がより細かくなるので、より滑らかな望ましい輪郭
線を得ることができる。なお、再帰的処理を繰り返す際
には、ステップＳ５で入力されたパラメータセットを次
第に小さな値に設定してゆき、処理ウィンドウの幅｛２
（ｄ＋ｍｋ）｝が次第に小さくなるようにすることが好
ましい。

【００６９】この実施例では、このように再帰的処理が
可能なので、例えば実画像を変倍した場合にも、変倍後
の画像に適した輪郭線を容易に得ることができる。すな
わち、元の実画像で得られていた輪郭線を粗輪郭線とし
て用いてステップＳ５〜Ｓ１１の処理を実行すれば、ユ
ーザが変倍率ｍを含むパラメータを指定するだけで、変
倍後の画像に適した輪郭線を自動的に得ることができ
る。

【００７０】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。

【００７１】（１）上記実施例では、３つのパラメータ
ｄ，ｋ，ｍによって処理ウィンドウの幅｛２（ｄ＋ｍ
ｋ）｝を規定していたが、この代わりに、処理ウィンド
ウの幅を直接指定するようにしてもよい。

【００７２】（２）図１４は、領域分割処理の他の方法
を示す説明図である。図１４は、ガイド輪郭線に基づい
て設定された１つの処理ウィンドウＷ１０を示してい
る。この処理ウィンドウＷ１０は、幅が３画素で長さが
８画素の領域を有している。上述した実施例では、例え
ば１画素から２０画素までの長さの処理ウィンドウに関
して、考えられるすべての分割パターンを予め準備して
いた。これに対して、図１４（Ｂ）の方法では、処理ウ
ィンドウＷ１０を、長さが３画素の処理ウィンドウＷ１
１，Ｗ１２，Ｗ１３に区切ってゆく。最初の２つの処理
ウィンドウＷ１，Ｗ２は、互いに隣接するように設定さ
れる。３番目の処理ウィンドウＷ１３は、２番目の処理
ウィンドウＷ１２と一部（１列分）重なり合っている。
これらの３つの処理ウィンドウについて、上述した実施
例と同様に、領域分割を行って境界線（部分輪郭線）を
決定する。２つの処理ウィンドウＷ１２，Ｗ１３の重な
り合う部分は、前述した図１２で説明した方法で補間す
ればよい。

【００７３】図１４の方法では、少数の種類（少なくと
も１種類）の処理ウィンドウに関する分割パターンを準
備しておけばよいので、多数の分割パターンを準備する
手間を省略することができる。また、長い処理ウィンド
ウを一度に領域分割処理の対象とすることがなく、比較
的短い処理ウィンドウを対象とすればよいので、処理時
間を短縮することができる。

【００７４】（３）領域分割処理のさらに他の方法とし
て、情報処理学会研究報告、９５−ＡＬ−４５、４１〜
４８頁の「イメージ切り出しに関するアルゴリズム」
（１９９５年５月１２日発行）に記載された方法を利用
することも可能である。この方法では、処理ウィンドウ
内の複数の画素列を、１列ずつ順次に対象として領域分
割処理を実行する。この方法によっても、上記実施例と
ほぼ同様な輪郭線を得ることができる。

【００７５】（４）上記実施例では、領域分割処理の際
に、２つの領域の平均濃度の分散が最大となるように境
界線を設定していたが、分散の代わりに、これと同等で
実質的に分散を表すような他の指標値を使用することが
できる。例えば、上述した数式４の右辺に存在する「平
均値の差の２乗」の代わりに、「平均値の差の絶対値」
を使用することも可能である。なお、実質的に分散を表
すような指標値としては、分散に対して単調な関数であ
るものを使用することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である画像処理装置の構
成を示すブロック図。

【図２】実施例の処理手順を示すフローチャート。

【図３】実画像からガイド輪郭線を作成するまでの処理
内容を示す説明図。

【図４】粗輪郭線からガイド輪郭線を作成する処理の内
容を示す説明図。

【図５】第２の粗輪郭線ＣＣ２からガイド輪郭線ＧＣを
求める手順を示す説明図。

【図６】ガイド輪郭線ＧＣに沿って設定された処理ウィ
ンドウを示す説明図。

【図７】領域分割処理の例を示す説明図。

【図８】領域分割処理の演算内容を示す説明図。

【図９】３×３画素領域の分割パターンを示す説明図。

【図１０】部分画像内の画像データの分布と、境界線の
違いによる２つの領域Ｒ０，Ｒ１の画像データの平均値
μ₀，μ₁の違いを示すグラフ。

【図１１】部分輪郭線の結合方法を示す説明図。

【図１２】部分輪郭線の他の結合方法を示す説明図。

【図１３】再帰的な処理の一例を示す説明図。

【図１４】領域分割処理の他の方法を示す説明図。

【符号の説明】

２０…ＣＰＵ２２…メインメモリ２４…ハードディスク装置２６…キーボード２６…デジタイザ３０…マウス３２…カラーＣＲＴ３４…インタフェイス４０…バス５２…ガイド輪郭線作成部（ガイド輪郭線設定部）５４…処理ウィンドウ作成部（処理ウィンドウ設定部）５６…領域分割処理部５８…輪郭線結合部（輪郭線接続部）６０…画像メモリ６２…輪郭線データメモリ６４…部分画像バッファ６８…部分輪郭線バッファ７０…パラメータバッファ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像の輪郭線データを作成する方法であ
って、（ａ）対象画像の所望の輪郭線を求める際に使用
され、前記所望の輪郭線よりも粗い輪郭を表すガイド輪
郭線を設定する工程と、（ｂ）前記ガイド輪郭線に沿っ
て、前記対象画像を含む画像平面上に複数の処理ウィン
ドウをほぼ連続的に設定する工程と、（ｃ）各処理ウィ
ンドウ内の部分画像を表す部分画像データに基づいて、
各処理ウィンドウを、１本の境界線で比較的暗い第１の
領域と比較的明るい第２の領域とに２分割する工程と、
（ｄ）前記複数の処理ウィンドウの境界線を順次接続す
ることによって、前記所望の輪郭線を表す輪郭線データ
を求める工程と、を備えることを特徴とする画像輪郭線
データの作成方法。
【請求項２】請求項１記載の画像輪郭線データの作成
方法であって、前記工程（ｃ）は、各処理ウィンドウの
前記境界線を、前記第１の領域の平均濃度と前記第２の
領域の平均濃度の分散が実質的に最大になるように決定
する工程を含む、画像輪郭線データの作成方法。
【請求項３】請求項１または２記載の画像輪郭線デー
タの作成方法であって、前記工程（ｂ）は、各処理ウィ
ンドウの形状を、前記ガイド輪郭線を構成する各線分に
平行な第１組の辺と、前記ガイド輪郭線の各線分とは垂
直な所定の幅を有する第２組の辺とを有する長方形に設
定する工程を含み、前記工程（ｃ）は、（１）前記第１
組の辺が水平となるように、各処理ウィンドウをアフィ
ン変換して正立させる工程と、（２）正立した各処理ウ
ィンドウに対する前記境界線を、鉛直方向の各列ごとに
上下に分割するように階段状に設定する工程と、（３）
前記階段状の境界線に対して、前記アフィン変換の逆変
換を施す工程と、を備える、画像輪郭線データの作成方
法。
【請求項４】請求項２または３記載の画像輪郭線デー
タの作成方法であって、さらに、各処理ウィンドウに対
して、各処理ウィンドウを２分割する複数の候補境界線
を予め準備する工程を含み、前記工程（ｃ）は、各処理
ウィンドウを前記複数の候補境界線でそれぞれ分割した
時に、前記第１の領域の平均濃度と前記第２の領域の平
均濃度の分散を実質的に表す指標値をそれぞれ求める工
程と、前記複数の候補境界線の中で、前記分散が最大と
なるような指標値を有する候補境界線を選択する工程
と、を含む、画像輪郭線データの作成方法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の画
像輪郭線データの作成方法であって、前記工程（ａ）
は、前記対象画像の縮小画像において、前記所望の輪郭
線に近い輪郭を表す第１の粗輪郭線を設定する工程と、
前記第１の粗輪郭線を前記縮小画像に対する前記対象画
像の倍率で拡大することによって第２の粗輪郭線を求
め、前記第２の粗輪郭線を前記ガイド輪郭線として設定
する工程と、を含む、画像輪郭線データの作成方法。
【請求項６】請求項５記載の画像輪郭線データの作成
方法であって、前記工程（ａ）は、さらに、前記第２の
粗輪郭線を比較的少数の線分で近似することによって第
３の粗輪郭線を求め、前記第３の粗輪郭線を前記ガイド
輪郭線として設定する工程を含む、画像輪郭線データの
作成方法。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の画
像輪郭線データの作成方法であって、さらに、前記工程
（ｄ）で得られた輪郭線を、前記工程（ａ）における新
たなガイド輪郭線として設定する工程と、この新たなガ
イド輪郭線を用いて前記工程（ｂ）ないし工程（ｄ）を
再度実行する工程と、を備える画像輪郭線データの作成
方法。
【請求項８】請求項７記載の画像輪郭線データの作成
方法であって、前記工程（ｂ）は、各処理ウィンドウの
形状を、前記ガイド輪郭線を構成する各線分に平行な第
１組の辺と、前記ガイド輪郭線の各線分とは垂直な所定
の幅を有する第２組の辺とを有する長方形に設定する工
程を含み、前記工程（ｂ）ないし工程（ｄ）を再度実行
する際に、前記工程（ｂ）で設定される各処理ウィンド
ウの前記所定の幅が、前記工程（ｂ）ないし工程（ｄ）
の前回の実行時に比べて小さく設定される、画像輪郭線
データの作成方法。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに記載の画
像輪郭線データの作成方法であって、前記工程（ｂ）
は、前記各処理ウィンドウの形状を、前記ガイド輪郭線
を構成する各線分に平行で前記線分の長さよりも所定の
長さだけ両側にそれぞれ長い第１組の辺と、前記ガイド
輪郭線の各線分とは垂直な所定の幅を有する第２組の辺
とを有する長方形に設定することによって、隣接する処
理ウィンドウが互いに重なり合うように前記各処理ウィ
ンドウを設定する工程を含み、前記工程（ｄ）は、隣接
する処理ウィンドウが重なる領域に存在する境界線同士
を補間することによって、前記複数の処理ウィンドウの
境界線を順次接続する工程を含む、画像輪郭線データの
作成方法。
【請求項１０】画像の輪郭線データを作成する装置で
あって、対象画像の所望の輪郭線を求める際に使用さ
れ、前記所望の輪郭線よりも粗い輪郭を表すガイド輪郭
線を設定するガイド輪郭線設定手段と、前記ガイド輪郭
線に沿って、前記対象画像を含む画像平面上に複数の処
理ウィンドウをほぼ連続的に設定する処理ウィンドウ設
定手段と、各処理ウィンドウ内の部分画像を表す部分画
像データに基づいて、各処理ウィンドウを、１本の境界
線で比較的暗い第１の領域と比較的明るい第２の領域と
に２分割する領域分割処理手段と、前記複数の処理ウィ
ンドウの境界線を順次接続することによって、前記所望
の輪郭線を表す輪郭線データを求める輪郭線接続手段
と、を備えることを特徴とする画像輪郭線データの作成
装置。