JPS5894271A - ２値画像の輪郭抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２値化された両信号から画像の輪郭を抽出す
る２値ｌｌ０ｊ像の輪郭抽出方法に関するものである。

第１図は、従来のこの種の輪郭抽出方法を示す。

この従来方法においては、次のような手順にて両面上に
おいて画像の輪郭を追跡することにより、前記輪郭を抽
出する。

（１）初めて画像に出会うまでは背景中を直進する。

（１１）画像に出会ったならば、左に９♂回転して１つ
進むという動作を、背景に出るまで繰り返す。

（ｉｉｉ）　　再び背景に出たことを検知したならば、
右に９０°回転して１つ進むという動作を、また画像に
出会うまで繰り返す。

（ｉｉｉ）　　最初に画像に出会った点から距離１以内
の所に戻ってきたならば、輪郭の追跡を終了する。

すなわち、第１図の例では、背景中の点（１゜１４）か
ら右へ直進すると、点（３，１４）で初めて画像に出会
うので、画像内で左に９００回転して点（３，１３）へ
と１つ進む。この点（３，１３）はまだ画像内なので再
び左に９０’回転して点（２゜１３）へとさらに１つ進
む。この点（２，１３’）で背景に出たので、右に９０
０回転して点（２，１２）へと１つ進む。以下、このよ
うにしてｒｉｒ前記（１１）および（ｉｉｉ）の動作を
繰り返し、点（３，１４）に達したならば、輪り６の追
跡を終了する。

したがって、この従来方式においては、入力画像１画面
分の画情報を蓄えて前記輪郭の追跡を行わねばならず、
入力画像１画面分の情報量を蓄積できる大容量のメモリ
が必要となるト、処理に時間がかかる等の欠点があり、
ファクシミＩＪ装置等を用いて輪郭抽出を行う場合に適
用するには問題があった。

また、従来のこの種の輪郭抽出方式には、背景からの距
離を利用して並列的に輪郭を決める方法もあったが、前
記方法と同様の欠点があった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、大容量のメモリを必要とせず、ファクタ５１フ通信
等の実時間で逐次的に画像の輪郭を抽出することができ
る２値画像の輪郭抽出方法を提供することを目的とする
。

本発明による２値画像の輪郭抽出方法は、２値（ドされ
た両信号において、少なくとも注目画素に主走査方向お
よび副走査方向に隣接する画素を含む前記注目画素の周
辺のＮ個の画素中の白信号または黒信号の個数ｍを調べ
、とのｍが一定範囲内であるときに、前記注目画素を、
画像の輪郭を構成する画素として抽出するものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

本実施例においては、ある注目画素ｅが画像の輪郭を抽
出する輪郭画素であるか否かを、第２図イのように、注
目画素ｅに主走査方向、副走査Ｊｊ向および斜め方向に
隣接する８個の画素五〜Ｈの情報を用いて決定する（以
下、第２図イのパターンを３×３の二次元格子と称する
）。

また、第２図口〜へでは、背景を白地、画像を斜め格子
模様で示しているが、本実施例においては、同図ハのよ
うに注目画素ｅが画像の輪郭上にある場合に同画素ｅを
輪郭を構成する輪郭画素であるとし、同図口、二のよう
に画素ム、Ｂ　、Ｃ。

Ｆ、Ｇ、Ｈが画像の輪郭トにある場合は、同画素０は輪
郭画素でないものとする。

なお、第２図ホ、へのように画像の輪郭が注目画素ｅと
隣接する画素との境界ヒにある場合もあり得るが、この
ような場合には、へのように画素ｅが画像の幀域に入っ
ている場合のみ同画素ｅを輪郭画素とする。

さて、第２図口〜への各場合において、画像が読み取ら
れてアナロク画信号に変換されると、各画素に対応する
画信号は同図ＣＩ　−＋　スのようになる。

すなわち、背景上の画素に対応する両信号は自信’ｙ（
白地で示す）に、輪郭上の画素に対応する自信すは中間
調の信号（斜線で示す）に、また画像内−ヒの画素に対
応する両信号は黒信号（黒地で示す）にそれぞれ変換さ
れる。

第３図および第４図１〜８は、ｌ１ｆｌ記アナロク画信
号に変換された状態において、注目画素ｅが輪郭画素で
ある場合に１１１１記３×３の二次元格子がとる種々の
パター−／をモテル化して示したものである。々お、こ
の第３図および第４図の場合、注目画素ｅは第２図への
ような状態ではなく、同図・・のように画像の輪郭上に
あるものとして表現している。

また、第３図および第４図において、９０’。

１８０’、２７０’とそれぞれ示されている右側の３つ
の縦欄のパターンは、その左側の欄のパターンをそれぞ
れ９００，１８００，２７ｏ物転したパターンを示して
おり、これらの回転したパターンは、前記左側の欄のパ
ターンと実質的に同一のものとして取り扱うことができ
る。

さて、ｑｆｉ記アナログ画信号を適当な閾値で２値化す
ることにより第３図および第４図の・ぽターンの中間調
信号を黒信号に変換すると、これらのパターンにそれぞ
れ含まれる白信号の画素は、すべて１〜４個となる。

そして、前記二次元格子中に４個の画信号の画素が含ま
れる場合の画素ｅは、画像の輪郭を主走査方向および副
走査か向に連結する輪郭画素であり、同画素ｅがなくて
も斜め方向に輪郭が連結されるので、同画素ｅを輪郭画
素としなくても輪郭抽出を行うことができる。

以上のことから、前記のよ・へに２値イヒを行っだ状態
において、前記３×３の二次元格子から注目画素ｅを除
いた８個の画素Ａ−Ｈにおける白信号の個数ｍを調べ、
このｍが１〜３個のいずれがである場合に、そのときの
注目画素ｅを輪郭画素として抽出すれば、輪郭画像を抽
出することができる（この場合、白信号を数えるのでは
なく、黒信号を数え、その結果が５〜７個のいずれがで
ある場合に、そのときの注目画素ｅを輪郭画素として抽
出しても同一の結果が得られることは言う丑でもない）
。

なお、上記結論は、実際には、前記第３図および第４図
に示された３２個のパターンだけではなく、さらに多種
類の画像に基ついて得られた約１６０個のパターンを調
べることによって得られたものである。

また、１ｌｆｌ記第２図によって説明した輪郭画素であ
るための条件からすれば、注目画素ｅが輪郭画素である
場合には、同画素ｅに対応するアナログ：ｉｉｉ信号は
中間調（：′Ａりまたは黒信号となる。しかるに、実際
の画像の輪郭の形は非常に複雑であり、しかも濃度も一
定でないので、前記８個の画素ム〜Ｈにおける白信号の
数が１〜３個であって、かつ注目画素ｅが白信号の場合
があり得る。

しだがって、厳密には注目画素ｅを輪郭画素とするには
、前記白信号の数が１〜３個であるという条件の他に、
同画素ｅが中間調信号捷たは黒信号であるという条件が
満たされなければならないが、実験の結果によれば、前
記注目画素ｅ自体の状態を考慮しなくても、画像の輪郭
を七分に良好に抽出することができた。

第５図は、前記８個の画素Ａ〜Ｈ中の白信号の数ｍが１
〜３個になる場合のすべての組み合わせを示したもので
ある。同図において、白信号は″１′−黒信号は○″で
表されており、白信号が１個（黒信号が７個）の場合が
８通り、白信号が２個（黒信号が６個）の場合が２８通
り、白信号が３個（黒信号が５個）の場合が５６通りあ
り、合計９２通りのパターンとなる。これらの９２通り
のパターンを抽出すれば、画像の輪郭を抽出できる、こ
とになる。

第６図は、前記９２通りのパターンを抽出する回路の一
例を示すプＯツク図であり、１は２値化された自信りａ
を入力する入力端子、２は順序回路で構成された遅延回
路、３は組合せ論理回路で構成された演算回路、４は出
力端子である。

前記遅延回路２は、入力端子１がら両信号ａが入力され
、この両信号乙のうちの前記８個の画素Ａ〜Ｈに対応す
る借りを演算回路３へ同時に並列出力する。ｉＱ記演算
回路３は、前記８個の信り中の白信号の数ｍを計算し、
とのｍが１〜３個のいずれかであった場合は１″を、そ
の池の場合は○″を出力端子４へ出力する。しだがって
、この演算回路３の出力から画像の輪郭を抽出した信号
が得られる。

第７図は、前記遅延回路２の具体的構成を示す。

６．６，７．８は直り１］人力、直列出力のシフトレジ
スタであり、ｑいに直列に接続されている。なお、本実
施例では１ラインが２０４８ビツトとされており、谷シ
フトレジスタ６〜８は１．／／２ライン分の１０２４ビ
ツトとされている。まだ、Ｔ］ｆｌ記シフトレジスタ５
の入力端子は入力端子１に接続されている。

９．１０．１１は、直列入力、並列出力のシフトレジス
タであり、シフトレジスタ９０入力端子は入力端子１に
、シフトレジスタ１０の入力端子はシフトレジスタ６の
出力端子に、シフトレジスタ１１の入力端子はシフトレ
ジスタ８の出力端子にそれぞれ接続されている。

このような構成になっているので、入力端子１からシフ
トレジスタ９へ画素Ｈ，Ｇ、Ｆが順次出力される際には
、シフトレジスタ６から１０へ画素Ｅ　、　ｅ　、　Ｄ
、シフトレジスタ８から１１へ画素Ｃ，Ｂ、ムがそれぞ
れＩｌ＠次出力出力る。そして、シフトレジスタ９は画
素Ｆ、Ｇ、Ｈを出力端子１４．１３．１２へ、シフトレ
ジスタ１０は画素り、Ｅを出力端子１６．１５へ、シフ
トレジスタ１１は画素Ａ　、Ｂ　、Ｃを出力端子１９，
１８゜１７へそれぞれ並列に出力する。したがって、８
個の画素Ａ−Ｈが出力端子１２〜１９に同時にｊ（Ｉら
れる。

第８図は前記演算回路３の具体的構成を示す。

２０，２４，２５，２７，２９，３１．３２゜３６等は
ＡＮＤ回路、２１．２３．２６．３５等はインバータ、
２２，２８，３０，３３，３４゜３７等はＯＲ回路であ
る。

第９図は、第８図の演嘗回路の演算の原理を示すフロー
チャートである。同図に示されるように、前記演算回路
では、画素Ａ−Ｈの信号を２個で１組として、合計４組
の情報により論理演算を行う。

次に、例を用いて、第９図のフローチャートをまず説明
する。

（ａ）′　　最初に画素人とＢとの論理積の結果を判断
する。今、前記画素人とＢとの論理積が０であるとする
と、次に画素人とＢとの論理和の結果を判断する。この
論理和もｏ″であれば、画素人およびＢがともにＯ″で
あることが明らかとなる。

（ｂ）次に、画素ＣとＤとの論理積の結果を判断する。

この論理積の結果が″カ′であるとすると、続いて画素
ＣとＤとの論理和の結果を判断する。

この論理和の結果がＨ１１＋であるとすると、画素Ｃま
たはＤのいずれかが１″であることが明らかとなる。な
お、この場合７１″の個数さえ分ればいいので、ＣとＤ
とのいずれが“１″であるかを明らかにする必要はない
。

（Ｃ）次に、画素に、！：Ｆとの論理積の結果を判断す
る。この論理積の結果が１″であるとすると、画素Ｅお
よびＦがともに“１”であることが明らかになる。そし
て結合子４を経由する。また、前項の画素ＣまたはＤの
１″を加えて、これまでの１″の合計個数は３個になる
。

（ｄ）　　次に、画素ＧとＨとの論理積の結果を判断す
る。この結果が１″であれば、画素ＧおよびＨがともに
１″なので、１″が合計６個あったことになる。まだ、
前記結果が０“であれば次にＧとＨとの論理和の結果を
判断する。この論理和の結果が“１″であれば、画素Ｇ
またはＨのいずれかが“１“なので、１“が合計４個あ
ったことになる。また、前記ＧとＨとの論理和が“○″
であれば、画素ＧおよびＨがともに○“であるので、１
“が合計３個あったことになる。

以上のように第９図のフローチャートに従えば、８個の
画素Ａ〜Ｈ中の白信号の個数ｍを求めることができる。

しかし、本実施例では、前記白信号の個数ｍが１〜３個
のいずれかであるか、まだはその他の数であるかを知る
のみでよい。第１０図は、このような目的に沿うように
第９図のフローチャートを修正しｓ　１ｉｆｉ記白信号
の数ｍが１〜３個のいずれかである場合は１″を、その
池の場合はＯ″を出力するようにしたフローチャートで
ある。このフローチャートは、第８図の演算回路に対応
している。

次に、第８図の演算回路の動作を第１０図のフローチャ
ートに従って、−例により説明する。

（ａ）２人力ＡＮＤ回路２Ｑにより、端ｆ１９，１ｓに
入力される画素人とＢとの論理積がとられる。

今、この論理積がＬＬ、ＬＬであるとすると、この論理
積をインバータ２１を介して入力さね、る２人力ＡＮＤ
ＩＩ］１路２４の一力の入力は、７１″となる。

−力、ＯＲ回路２２により画素人とＢとの論理和がとら
れる。今、この論理和も０″であるとすると、画素人お
よびＢがともにｏ″であることが明らかになるが、この
場合、前記ＯＲ回路２２の出力をインバータ２３を介し
て人力されるＡｎ記ＡＮＤ回路２４の他方の入力は１″
となる。したがって、画素人およびＢがともに○″であ
る場合は、前記ＡＮＤ回路２４の出力が１“となる。

（ｂ）２人力ＡＮＤ回路２５により、端子１７．１６に
入力される画素ＣとＤとの論理積がとられる。

今、この論理積が０″であるとすると、この論理積をイ
ンバータ２６を通して入力される２人力ＡＮＤ回路２７
の一方の入力には、１″が入力されることになる。この
ＡＮＤ回路２７の他方の入力には、先程のＡＮＤ回路２
４の出力″１″が入力されるので、同ＡＮＤ回路２７の
出力は１″となる。しだがって、画素人およびＢがとも
にｏ“であり、かつ画素ＣとＤとの論理積がｏ″である
と、ＡＮＤ回路２７の出力が１″になり、との１″は２
人力ＡＮＤ回路２９の−ノｊの人力に人力されることに
なる。

ロロノハＯＲ回路２８により、画素ＣとＤとの論理和が
とられる。今、この論理和が１″であるとすると、画素
Ｃ４たはＤのいずれかが１″であることが明らかになる
。そして、この場合、ＯＲ回路２８から７１″が前記Ａ
ＮＤ回路２９の能力の入力に出力されることにより、Ａ
ＮＤ回路２９の出力が１″となり、さらにとの１″がＯ
Ｒ回路３０を介して２人力ＡＮＤ回路３２の一方の入力
に入力される。

（Ｃ）２人力ＡＮＤ回路３１により、端子１５．１４に
入力される画素ＥとＦとの論理積がとられる。

この論理積が１″であるとすると、画素ＥおよびＦがと
もに１１″であることが明らかになり、１１１１項で明
らかになった（、またはＤの１″を加えて１″の合計個
数は３個になる。そして、この場合、Ｎｆｆ記ＡＮＤ回
路３１から７１″が出力され、＋ｉｆｉ記ＡＮＤＩ川路
３用の油力の人力も１１″となるので、同ＡＮＤ回路３
２の出力も１″となり、この１１″がＯＲ回路３３を介
してＡＮＤ回路３６の一方の入力に人力される（第１０
図のフローチャートでは、結合子５を径由する）。

（（５）ＯＲ回路３４により、端子１３．１２に入力さ
れる画素ＧとＨとの論理和かとられる。この論理和が“
炎“であるとすると、画素ＧおよびＨはともに類であり
、結局″１″の総数は３個となる。そして、この場合、
前記ＯＲ回路３４の出力が０“となり、この出力がイン
バータ３５により反転されて前記ＡＮＤ回路３６の能力
の入力に入力される。したがって、同ＡＮＤ回路３６の
出力が１″となり、このｒｒｌｒｔがＯＲ回路３了を介
して出力端子４に出力される。

同様にして、他の場合にも、８個の画素Ａ〜Ｈ中の画信
号の数ｍが１〜３個であるときに（σｔ、ＯＲ回路３７
から出力端子４に１″が出力され、それυ外のときには
、′ｏ″が出力される。これにより前記輪郭画素の抽出
が行われる。

なお、本発明による輪郭抽出方法をファクシミリ装置に
必用する場合に（Ｉ：ｉ、送信機側で元の画像を示す画
信号からｉｆ前記説明のようにして輪郭を抽出してもよ
いし、受信機側で元の画像を示す両信号から前記説明の
ようにして輪郭を抽出してもよい。

また、前記実施例では、注目画素に主走査方向、副走査
方向および斜めＨ向に隣接する８個の画素中の画信号の
数により、注目画素が輪郭画素であるか否かを判定して
いるが、注目画素の周辺のさらに多数の画素中の白信号
または黒信号の数から注目画素が輪郭画素であるか否か
を判定してもよいし、注目画素に主走査方向および副走
査方向に隣接する４個の画素中の画信号または黒信号の
数のみから注目画素が輪郭画素であるか否かを判定する
ことも可能である。

以上の説明から明らかなように本発明による２値画像の
輪１１へ抽出方法は、注１」画素の周辺のＮ個の画素中
の画信号まだは黒信号の個数ｍを調べ、このｍが一定範
囲内であるとき、前記注目画素を、画像の輪郭を構成す
る画素として、抽出することにより、大容量のメモリを
必要とせず、フアツジＥ　１１通信等の実時間で逐次的
に画像の輪郭を抽出することができる優れた効果を得ら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２値画像の輪郭抽出方法を示す図、第２
図は本発明による２値画像の輪郭抽出〕ｊ法の一実施例
において考慮の対象とする注目画素の同辺の画素、およ
び輪郭画素の定義を示す図、第３図および第４図は前記
実施例において注目画素が輪郭画素となる場合の種々の
パターンを示す図、第６図は前記実施例において＋ｉｆ
ｆ記周辺の画素中に１〜３個の自信りがある場合のすべ
ての組み合せを示す図、第６図は前記実施例を実現する
回路の一例を示すブロック図、第７図は第６図の遅延回
路の具体的構成を示す回路図、第８図は第６図の演算回
路３゛の具体的構成を示す回路図、第９図は第８図の回
路の演算の原理を示すフローチャート、第１ｏ図は第８
図の回路の動作を示すフローチャートである。 １・・・・・・入力端子、２・・・・・・遅延回路、３
・・・・・・演算回路、４・・・・・・出力端子、ｅ・
・・・・・注目画素、ム〜Ｈ・・・・・・注目画素の周
回の画素。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　赦　男　ほか１８第　
１　図 第２図 （イ） ＼　　　　　　　　〜　　　　　　　　〜　　　　　　
　　”寸＾　　　　　　　へ　　　　　　＾　　　　　
　　へう　　　　　　　め　　　　　　　し　　　　　
　　（＋＋＋１ν 第６図 第７図 第９図 第１Ｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも注目画素に主走査方向および副走査方向
   に隣接する画素を含む前記注目画素の周辺のＮ個の画素
   中の白信号まだは黒信号の個数ｍを調べ、このｍが一定
   範囲内であるときに、前記注目画素を、画像の輪郭を構
   成する画素として抽出することを特徴とする２値画像の
   輪郭抽出方法。 ２）注目画素に主走査方向、副走査方向および斜め方向
   に隣接する８個の画素中の白信号が１ないし３個、また
   は黒信号が６ないし７個あるときに、前記注目画素を、
   画像の輪郭を構成する画素として抽出する特許請求の範
   囲第１項記載の２値画像の輪郭抽出方法。