JPH1196355A - 画像のラベリング方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、濃淡画像が与えられてその解析等の
処理のために二値画像データを生成しラベリングする場
合、メモリの使用領域を少なくし、かつ簡単な処理で高
速にラベリング処理を行う。 【解決手段】濃淡画像から二値画像データを生成する時
点に線分情報生成部８により所定レベルの画像領域を少
なくとも始点、終点及びラベルから成る線分情報の集合
として取得し、この取得された線分情報の始点及び終点
の位置に基づいてラベル付与部９により線分情報に対し
てラベルを付与し、これら線分情報に付与されたラベル
間の連結関係に基づいてラベリング結果画像生成部１０
によりラベリング結果画像を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濃淡画像からしき
い値処理等により二値画像データを生成し、この二値画
像データに対してラベリングを行う画像のラベリング方
法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理技術においては、対象物を撮像
して得た画像データから対象画像の形状を分離区別し、
その識別された対象物の面積の計測やその画像領域の画
素数の計算などを行うことは大変よく行われ、例えば粒
子等の寸法を測定する微小寸法測定の分野においても粒
子となる画像領域の解析などは重要な解析項目となって
いる。

【０００３】このような画像処理におけるラベリング技
術としては、例えば特開平６−３４２４７０号公報に記
載されている技術があり、これは隣接するＰ行Ｑ列の二
値画像データからなる局部画像領域（二値マスク）を単
位マスクとして二値画像データ上を走査し、この二値画
像データにおいて連続的に同一の論理値“１”、“０”
の画像データが存在するラン（画素領域）にラベルを付
すラベリング方法である。

【０００４】具体的に説明すると、局部画像領域におけ
る注目画素が属する注目ランに対して、この注目ランが
存在する行に隣接する行において、この注目ランと隣接
する隣接ランを検索し、この検索結果に従って注目ラン
に暫定的にラベルを付し、その注目ランの終端に、この
暫定的に付されたランラベルを記憶する。

【０００５】局部画像領域がこの注目ランを隣接ランと
して抽出したとき、上記注目ランに暫定的に付されたラ
ンラベルを参照して新たな注目ランにそのランラベルを
伝搬させてこの新たな注目ランに暫定的なランラベルを
付すとともに、隣接ランとして検出された注目ランの各
画素に対するラベルを決定する。

【０００６】新たな注目ランに伝搬されたラベルが、こ
の新たな注目ランに隣接する新たな隣接ランのランラベ
ルと異なるときには、異なる２つのラベルのうち一方の
ラベル値をアドレスとして連結テーブル内に他方のラベ
ルを格納してランの接続関係を連結テーブルに記憶す
る。最終的な実ラベル画像は、仮ラベルをアドレスとし
て連結テーブルをルックアップして生成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように濃淡画像
が与えられ、この濃淡画像に対する二値画像データの生
成のためのしきい値処理等を含めてラベリング処理を考
えた場合、上記技術では、二値画像データを生成し、そ
の画像データに対して単位マスクを走査して同一の論理
値“１”、“０”の画像データが存在するランにラベル
を付しているため、メモリ領域として、二値画像データ
の記憶領域の他に、ランの記憶領域が必要となる。

【０００８】又、ランデータは、一般に開始又は終了時
点での位置と、開始から終了までの幅を表す一組のデー
タであり、画像データ上での位置関係を知る場合には再
度位置データに引き戻す必要があり、処理が複雑にな
る。この複雑なランデータ処理をマスク処理が行われる
たび、すなわち各画素において行わなければならないの
で、さらに処理の複雑さが増すことになる。

【０００９】さらに、最終的にルックアップテーブルと
なる連結テーブルを作成するために、ラベルを伝搬して
いるため、同一対象物に対して異なるラベルを割り付け
る可能性がある。

【００１０】そこで本発明は、濃淡画像が与えられてそ
の解析等の処理のために二値画像データを生成しラベリ
ングする場合、メモリの使用領域を少なくし、かつ簡単
な処理で高速にラベリング処理ができる画像のラベリン
グ方法及びその装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、濃淡
画像から二値画像データを生成する時点に所定レベルの
画像領域を少なくとも始点、終点及びラベルから成る線
分情報の集合として取得する工程と、この線分情報の始
点及び終点の位置に基づいて線分情報に対してラベルを
付与する工程と、これら線分情報に付与されたラベル間
の連結関係に基づいてラベリング結果画像を生成する工
程と、を有する画像のラベリング方法である。

【００１２】請求項２によれば、濃淡画像から二値画像
データを生成する時点に所定レベルの画像領域を検出
し、この画像領域を少なくとも始点、終点及びラベルか
ら成る線分情報の集合として得る線分情報生成手段と、
線分情報の始点及び終点の位置に基づいて線分情報に対
してラベルを付与するラベル付与手段と、線分情報に付
与されたラベル間の連結関係に基づいてラベリング結果
画像を生成するラベリング結果画像生成手段と、を備え
た画像のラベリング装置である。

【００１３】請求項３によれば、請求項２記載の画像の
ラベリング装置において、ラベル付与手段は、線分情報
の始点及び終点の位置に基づいて隣接する各線分情報の
連結又は非連結を判断し、これら連結又は非連結の判断
結果に応じて情報のラベルを線分情報に付与する機能を
有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。本発明の画像のラベリン
グ方法は、濃淡画像から二値画像データを生成する時点
に所定レベルの画像領域を少なくとも始点、終点及びラ
ベルから成る線分情報の集合として取得し、この取得さ
れた線分情報の始点及び終点の位置に基づいて線分情報
に対してラベルを付与し、これら線分情報に付与された
ラベル間の連結関係に基づいてラベリング結果画像を生
成するものとなっている。

【００１５】図１は画像のラベリング装置の構成図であ
る。対象物を撮像するための撮像装置１の出力端子に
は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器２を介して
二値化回路３が接続されている。

【００１６】一方、ＣＰＵ等から構成される主制御部５
には、画像メモリ４、ラベル情報テーブル６及びＣＲＴ
ディスプレイや液晶表示器などの表示装置７が接続さ
れ、かつ主制御部５からの指令により線分情報生成部
８、ラベル付与部９及びラベリング結果画像生成部１０
が作動するものとなっている。

【００１７】このうち線分情報生成部８は、二値化回路
３で濃淡画像を二値化処理された所定レベルの画像領域
すなわち二値化のしきい値を越えた画素の画像領域を検
出し、この画像領域を少なくとも始点、終点及びラベル
から成る線分情報の集合として得る機能を有している。

【００１８】ラベル付与部９は、線分情報の始点及び終
点の位置に基づいて線分情報に対してラベルを付与する
機能、すなわち図２に示すラベリングフローチャートに
従い、線分情報の始点及び終点の位置に基づいて隣接す
る各線分情報の連結又は非連結を判断し、これら連結又
は非連結の判断結果に応じて情報のラベルを線分情報に
付与する機能を有している。

【００１９】ラベリング結果画像生成部１０は、線分情
報に付与されたラベル間の連結関係に基づいてラベリン
グ結果画像を生成する機能を有している。上記ラベル情
報テーブル６は、線分情報中のラベルを仮ラベルとし、
この仮ラベルをアドレスとした実ラベルをデータに持つ
仮ラベルとの連結関係を表すものであり、その更新はそ
の時点での実ラベルと思われていたデータに変更があっ
た場合に関係する全てをその都度変更するものとなって
いる。

【００２０】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。撮像装置１により対象物が撮像される
と、この撮像装置１からは対象物の濃淡画像である画像
信号が出力され、この画像信号がＡ／Ｄ変換器３でディ
ジタル化され、次の二値化回路３でしきい値を用いて二
値化処理され、画像メモリ４に保存される。

【００２１】画像メモリ４に保存される際、線分情報生
成部８は、濃淡画像データにおけるしきい値を越えた画
素の画像領域を検出し、この画像領域を少なくとも始
点、終点及びラベルから成る線分情報の集合として得
る。この場合、濃淡画像に対し、例えば図８に示すよう
にしきい値を越える画像領域（斜線部分）が有意な領域
であるとする。

【００２２】例えば、線分情報生成部８は、図４に示す
ように濃淡画像に対して例えば左側から右側に向かって
１行づつラスタ走査し、現在注目している画素（注目画
素）の値がしきい値を越えており、１つ前の画素の値が
しきい値を越えていないならば、その線分の始点を獲得
する。

【００２３】又、線分情報生成部８は、注目画素の値が
しきい値を越えておらず、１つ前の画素の値がしきい値
を越えているならば、線分の終点を獲得する。このよう
に線分情報生成部８は、全画像領域をラスタ走査して二
値化画像に相当する線分情報を生成し、ラベル情報テー
ブル６の所定領域に保存する。このとき、線分情報中の
ラベルに関しては、ラベル付けされていないことを示す
値、例えば「０」で全て初期化する。

【００２４】このようにラベル情報テーブル６に線分の
始点、終点の座標が保存されることにより、線分情報に
付与されるラベルの連結関係が得られる。次にラベル付
与部９は、図２に示すラベリングフローチャートに従っ
て、ラベル情報テーブル６に保存された線分情報の始点
及び終点の位置に基づいて線分情報に対してラベルを付
与（ラベリング処理）する。

【００２５】すなわち、ラベル付与部９は、ステップ＃
１において、線分が存在している行まで移動し、その行
の線分に対して新しいラベルを付与する。このとき、ラ
ベル情報テーブル６のデータは、このテーブルのアドレ
スと同じ値を格納する。

【００２６】次にラベル付与部９は、次の行に移り、各
線分で比較を行い、線分が連結していなければ新しいラ
ベルを付与し、連結しているならば連結しているラベル
の情報を付与する。

【００２７】このラベル付与のための比較は、次の２通
りあり、その比較は常に二値画像データの左側から行わ
れ、線分の始点が左側、終点が右側にあり、かつ左側の
座標が小さいものとする。

【００２８】先ず、ラベル付与部９は、ステップ＃２に
おいて、注目線分の終点の座標がその上段の線分の始点
の座標よりも大きい座標であるか否かを判断し、この判
断の結果、図５(a) に示すように注目線分の終点座標が
その上段の線分の始点座標よりも小さければ、線分は非
連結であると判断してステップ＃３に移り、その線分に
新しいラベルを付与し、続くステップ＃４においてラベ
ル情報テーブル６を更新する。

【００２９】又、ラベル付与部９は、上記ステップ＃２
の判断の結果、注目線分の終点座標がその上段の線分の
始点座標よりも大きければ、ステップ＃５に移って注目
線分の始点座標が上段の線分の終点座標よりも小さいか
否かを判断する。

【００３０】この判断の結果、図５(b) に示すように注
目線分の始点座標が上段の線分の終点座標よりも大きけ
れば、線分は非連結であると判断して再びステップ＃３
に移り、その線分に新しいラベルを付与し、続くステッ
プ＃４においてラベル情報テーブル６を更新する。

【００３１】これに対し、上記ステップ＃２及び＃５の
判断の結果、注目線分の終点座標がその上段の線分の始
点座標よりも大きく、かつ注目線分の始点座標が上段の
線分の終点座標よりも小さければ、ラベル付与部９は、
線分は図６(a) 〜(c) に示すように連結していると判断
し、ステップ＃６に移って注目線分にラベルが付与され
ているか否かを判断し、ラベルが付与されていなければ
ステップ＃７において注目線分に対して連結している上
段の線分のラベルを付与する。

【００３２】既に注目線分にラベルが付与されていれ
ば、ラベル付与部９は、ラベル情報テーブル６のデータ
として例えば連結線分中の最小値を代表値としていく。
すなわち、ラベル付与部９は、ステップ＃８において、
注目線分にラベルが付与されており、そのラベルが示す
ラベル情報テーブル６の値（実ラベル）が、上段の連結
している線分のラベルが示すラベル情報テーブル６の値
（実ラベル）より大きいか否かを判断し、大きいければ
ステップ＃９に移って注目線分のラベルの示すラベル情
報テーブル６の値と同じ値を全て上段の連結している線
分のラベルが示すラベル情報テーブルの値に置き換え
る。

【００３３】これに対し、注目線分に付与されているラ
ベルが示すラベル情報テーブル６の値（実ラベル）が、
上段の連結している線分のラベルが示すラベル情報テー
ブル６の値（実ラベル）より小さければ、ラベル付与部
９は、ステップ＃１０に移り、上段の連結している線分
のラベルが示すラベル情報テーブル６の値（実ラベル）
と同じ値を全て注目線分のラベルの示すラベル情報テー
ブル６の値（実ラベル）に置き換える。

【００３４】以上のラベリング処理が全画像領域に対し
て行われると、ラベル付与部９は、ステップ＃１１にお
いてラベリング処理を終了する。ここで、上記ラベリン
グ処理中におけるラベル変換テーブルの変化について説
明する。

【００３５】線分の連結方法としては、一般に図７(a)
(b)に示すように４連結と８連結とがあり、同図(a) に
示すように中心点○に対して４点の斜線部分を中心点○
の４近傍とし、このとき中心点○は斜線部分と４連結の
意味で隣接しているという。同様に、同図(b) に示すよ
うに中心点○に対して８点の斜線部分を中心点○の８近
傍とし、このとき中心点○は斜線部分と８連結の意味で
隣接しているという。

【００３６】そこで、例えば図８に示す二値画像データ
の場合、８連結で線分情報中のラベルの状態を像として
表わすと、例えば線分の第２行目で図９に示す像、第４
行目で図１０に示す像、第５行目で図１１に示す像とな
り、ラベリング終了時には図１２に示す像となり、かつ
各行でのラベル情報テーブル６の変化は上記図３(a)に
示す通りとなる。

【００３７】二値画像データの第１行目の線分から順に
説明すると、第１行目では、それぞれの線分に新しい仮
ラベル「１」〜「３」が付与され、ラベル情報テーブル
６のアドレス「１」〜「３」にデータが設定される。

【００３８】第２行目では、最初の線分は、先ず上段の
仮ラベル「１」の線分と連結しており、注目線分にはま
だ仮ラベルが付与されていないので、仮ラベル「１」が
付与される。続いて、同じ線分において仮ラベル「２」
の線分との連結も確認される。このとき、注目線分の実
ラベルと上段線分の実ラベルとを比較すると、注目線分
の実ラベルの方が小さいので、上段線分の実ラベルすな
わちラベル情報テーブル６のアドレス「２」のデータを
「１」に置き換える。２つの目の線分は、上段の仮ラベ
ル「３」の線分とのみ連結しているので、仮ラベル
「３」が付与される。第２行目の終了時では、図９に示
すような仮ラベル状態となる。

【００３９】第３行目では、２つの線分ともに連結線分
は１つしかないので、上段線分のラベル「１」「３」が
付与される。第４行目では、最初の線分はどの線分とも
連結していないので、新しいラベル「４」が付与され、
ラベル情報テーブル６のアドレス「４」にデータが設定
される。２つ目の線分は、上段の１つの線分とのみ連結
しているので、上段の仮ラベル「１」が付与される。３
つ目、４つ目の各線分は、どの線分とも連結していない
ので、新しいラベル「５」「６」が付与され、ラベル情
報テーブル６のアドレス「５」、「６」にデータが設定
される。第４行目のラベリング終了時は、図１０に示す
ような仮ラベル状態となる。

【００４０】第５行目では、最初の線分は上段の２つの
線分と連結している。このとき、先ず上段の２つの線分
の始点座標の小さい方、すなわち仮ラベル「４」が注目
線分の仮ラベルとして付与される。

【００４１】次に仮ラベル「１」の線分と注目線分との
関係を考えると、既に注目線分には仮ラベル「４」が付
与されているので、ラベル情報テーブル６の更新が行わ
れる。ラベル情報テーブル６のアドレス「１」と「４」
のデータを比較し、データの小さい方、すなわち仮ラベ
ル「１」がアドレス４のデータとして設定される。

【００４２】２つ目の線分も、上段の２つの線分と連結
しており、上段の線分の始点座標の小さい方、すなわち
仮ラベル「５」が注目線分の仮ラベルとして付与され
る。ラベル情報テーブル６は、アドレス「５」と「６」
のデータを比較し、データの小さい方、すなわち仮ラベ
ル「５」がアドレス「６」のデータとして設定される。

【００４３】３つ目の線分は、どの線分とも連結してい
ないので、新しい仮ラベル「７」が付与され、ラベル情
報テーブル６のアドレス「７」にデータが設定される。
第５行目のラベリング終了時は、図１１に示すような仮
ラベル状態となる。

【００４４】以下、同様にラベリング処理し、そのラベ
リング終了時には、図１２に示すような仮ラベル状態と
なる。次にラベリング結果画像生成部１０は、線分情報
に付与されたラベル間の連結関係に基づいてラベリング
結果画像を生成する。

【００４５】すなわち、ラベリング結果画像の生成につ
いては、ラベリング処理が終了すると、ラベル情報テー
ブル６には線分情報中のラベルの連結関係が保持されて
いる。これにより、ラベリング結果画像生成部１０は、
ラベル情報テーブル６をルックアップテーブルとして、
線分情報中のラベルが示すラベル情報テーブル６のデー
タを実ラベルとしてラベリング結果画像を生成する。

【００４６】ラベル情報テーブル６をルックアップテー
ブルとして使用するとき、実ラベルが連続した数値にな
っていない場合、ラベリング結果画像の生成に使用する
前に、ラベルを連続した数値に置き換えてもよい。

【００４７】例えば、図８に示す二値画像データに対し
てラベリング処理終了時のラベル情報テーブル６は、図
３(a) の１０行目の状態では連続した数値となっていな
いので、図３(b) のようにデータを置換えると、図１３
に示すようなラベリング結果画像となる。

【００４８】このように上記一実施の形態においては、
濃淡画像から二値画像データを生成する時点に所定レベ
ルの画像領域を少なくとも始点、終点及びラベルから成
る線分情報の集合として取得し、この取得された線分情
報の始点及び終点の位置に基づいて線分情報に対してラ
ベルを付与し、これら線分情報に付与されたラベル間の
連結関係に基づいてラベリング結果画像を生成するの
で、濃淡画像が与えられてその解析等の処理のために二
値画像データを生成しラベリングする場合、メモリの使
用領域を元の濃淡画像に対して最大でも４分の３程度に
減少でき、かつラベリングのための比較回数をラスタ走
査の場合の４分の１程度に減少でき、簡単な処理で高速
にラベリング処理ができる。

【００４９】又、ラベル情報テーブル６の更新は、実ラ
ベルにあたると思われているデータに変更があった場合
その都度行うので、同一対象物に対して異なるラベルを
割り付ける可能性が少なくなる。

【００５０】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、上
記一実施の形態では線分情報の生成とラベル付与とを別
々のステップで行っているが、同一ステップで線分情報
を生成しながらラベル付与を行ってもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１に
よれば、濃淡画像が与えられてその解析等の処理のため
に二値画像データを生成しラベリングする場合、メモリ
の使用領域を少なくし、かつ簡単な処理で高速にラベリ
ング処理ができる画像のラベリング方法を提供できる。

【００５２】又、本発明の請求項２、３によれば、濃淡
画像が与えられてその解析等の処理のために二値画像デ
ータを生成しラベリングする場合、メモリの使用領域を
少なくし、かつ簡単な処理で高速にラベリング処理がで
きる画像のラベリング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる画像のラベリング装置の一実施
の形態を示す構成図。

【図２】同装置におけるラベリングフローチャート。

【図３】ラベル情報テーブルの模式図。

【図４】線分情報生成部による線分の始点・終点の獲得
作用を示す図。

【図５】線分の非連結の状態を示す図。

【図６】線分の連結の状態を示す図。

【図７】４連結と８連結の線分の連結方法を示す図。

【図８】二値画像データの一例を示す模式図。

【図９】第２行目での線分情報中のラベル状態を像とし
て表した模式図。

【図１０】第４行目での線分情報中のラベル状態を像と
して表した模式図。

【図１１】第５行目での線分情報中のラベル状態を像と
して表した模式図。

【図１２】ラベリング終了時での線分情報中のラベル状
態を像として表した模式図。

【図１３】連続した数値に置き換えたラベリング結果画
像を示す模式図。

【符号の説明】

１…撮像装置、 ２…Ａ／Ｄ変換器、 ３…二値化回路、 ４…画像メモリ、 ５…主制御部、 ６…ラベル情報テーブル、 ７…表示装置、 ８…線分情報生成部、 ９…ラベル付与部、 １０…ラベリング結果画像生成部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃淡画像から二値画像データを生成する
   時点に所定レベルの画像領域を少なくとも始点、終点及
   びラベルから成る線分情報の集合として取得する工程
   と、 この線分情報の始点及び終点の位置に基づいて前記線分
   情報に対してラベルを付与する工程と、 これら線分情報に付与されたラベル間の連結関係に基づ
   いてラベリング結果画像を生成する工程と、を有するこ
   とを特徴とする画像のラベリング方法。
2. 【請求項２】 濃淡画像から二値画像データを生成する
   時点に所定レベルの画像領域を検出し、この画像領域を
   少なくとも始点、終点及びラベルから成る線分情報の集
   合として得る線分情報生成手段と、 前記線分情報の始点及び終点の位置に基づいて前記線分
   情報に対してラベルを付与するラベル付与手段と、 前記線分情報に付与されたラベル間の連結関係に基づい
   てラベリング結果画像を生成するラベリング結果画像生
   成手段と、を具備したことを特徴とする画像のラベリン
   グ装置。
3. 【請求項３】 前記ラベル付与手段は、前記線分情報の
   始点及び終点の位置に基づいて隣接する前記各線分情報
   の連結又は非連結を判断し、これら連結又は非連結の判
   断結果に応じて情報のラベルを前記線分情報に付与する
   機能を有することを特徴とする請求項２記載の画像のラ
   ベリング装置。