JPS59154578A - 輪郭画素列線分化装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ディジタル画１オ上において所定の接続関係
全血する輪郭画素列（輪郭点列）を線分で近似する処理
を高速で実行するだめの輪郭画素列線分化装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

一般に、点列を線分で近似する処理方式は、種々のもの
が報告されており、その中には相当な高速処理を意図し
たものもある。

しかし、これ１りは、いずれも点列」−の各点ごとに近
似誤差内に存在するかどうかを確認する処理が不可欠で
あるので、最も演算量の少ないものを採用しても、なお
相当量の線分近似処理が必要である。

したがって、ロボットの視覚機能などのように実時間処
理が重要である視覚処理（１Ｃおいて、そのまま数百点
、数千点の線分近似処理に適用すると、処理の高速化が
阻害され、はとんど実用に洪１７えないので、その高速
化が強く帰依されているものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した現状に、鑑み、ディジタル画
像において所定の接続関係を保って連結する輪郭画素列
について、その線分近１月処理を高速で行うことができ
る輪郭画素列１線分化装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る輪郭画素列線分化装置の構成は、所望のデ
ィジタル画１象の輪郭画素列についで線分近似をするの
に要する各種の点列パターンに関する所定の線分近似デ
ータを格納しておく線分近似・データメモリと、指定領
域内の輪郭外周について当該各輪郭画素ごとに順次に探
索をしつつ、それらの各画素間の接続関係に基づいて上
記）線分近似データを参照して１７分化の各終点を判定
して、輪郭画素列の各）線分近似を順次に行う探索・線
分化手段と、その線分化の各終点データを記憶しておき
、それらを線分近似の各頂点データとして出力しうる１
頁点データメモリとからなるようにしたものである。

なお、その原理を更に詳しく具体的に以下で説明する。

１ず、画素列を線分化するとは、その各画素の中心点を
代表点として、上記画素列に代るべき代表点列を線分化
することである。、ここで、各画素は、例えば、画像を
細かく正方区画に分けた１つの領域を表わすもので、そ
の中心点の配列は、七Ｆ左右に等間隔に並んだものであ
る。

このような特殊な位置関係にある点群のうち、第１図の
指定画素に対する近傍画素関係図に示すように、同図（
ａ）、（ｂ）の４近傍、８近傍の接・続関係を保った点
列を線分近似することを考えると、線分近似の対象とな
る点列の連結パターン数は、線分の最大長の制限を設け
るならば、有限数である。

したがって、本発明に２、起とりつる全点列パターンを
前もってデータテーブルに効率よ＜　Ｒｅ憶１゜ておく
ことにより、線分近似処理において、近似誤差を１点ご
とに計算する代りに、データテーブルの検索処理に置き
換え、同等の結采を高速で得るようにしたものである。

このデータテーブルには、画像Ｈの指定領域の輪郭を探
索するときに次の輪郭画素を最も早く見つけることがで
きるように、探索アドレス（相対アドレス）データも記
憶しておき、輪郭、線分化処理の高床化を図っている。

次に、第２図は、本発明に係る線分近似データの形式図
であって、４連結を基準にし７て輪郭を探索する場合の
例である。

線分６似データは、第２図（ａ）、（ｂ）に示す形式の
第１．第２データから構成される。

第１データについて説明する。線分近似処理において、
第１番画素に対して第２番画素が存在する１〜ケ置関係
は、ト、右横、Ｆ、左横の４パターンであり、その４パ
ターンに対するデータを順番に配列する。その順番は、
第１番画素の周囲を右回りに第２番画素を探索すること
にしている。各パターンのデータは、２項目ずつある。

例えば、ＩＡＩは第１番画素に対する第２酢画素（真上
に位置するもの）の１［！Ｉｉ慮上での相対アドレスを
示し、ＩＰＩは第３番画素の５陣分近似処理に関するデ
ータが格納されているエリアの先頭アドレスを示す。

すなわち、次に律べる第２データの先頭アドレスを示す
。

第２データについて説明する。このデータは、線分化に
おける第３番目以後の輪郭画素に１つずつ対応して作成
される。例えば、２線分化を行う第り番目の・輪郭画素
に対するデータの場合について説明する。ＳＡＩは画像
上における第（Ｌ−１）番目の輪郭画素に対する第１、
番目の輪郭画素の候補画素の相対゛アドレスを示す。こ
のアドレスに従って候補画素を調べ、もし輪郭画素でな
ければ、続いてＳＡ２．ＳＡ３．ＳＡ４と順次に同様な
、凋査をする。ＳＡ３のアドレスが示す画素が１輪郭画
素と決定したら、ＳＦ３の値は、第１７番目の輪郭画素
の線分化情報を示す。

すなわち、ＳＦ３の値が第１テ−タへのポインタを示す
場合は、第り番目の画素を含んでいては、もはやフ腺分
化が不可能であることを表わ（〜、第（Ｌ−１）番目の
画素までの線分化処理を行うように決定するだめの判定
値となる。１だ、ＳＦ３の値が再び第２テータへのポイ
ンタを示す場合は、現在の第り番目の画素を含んでも線
分化がり能であることを表わし、続いてポインタが指し
示１データを用いて、第（Ｌ＋１）番目の輪郭画素を探
索する処理を継続するための判定値となる。

このように、第２データは、時計回りに一周の探索がで
きるように、４つの方向に対する探索アトシスデータ線
分化判定値データ、および次の処理データへのポインタ
を意味するデータの４組を１単位とし７て並べたもので
ある。

上記の２形式の第１．第２データを起りうる全パターン
について網羅するようにデータファイルとして構成する
。なお、各データ単位における４つの方向のテ＝りの組
の配列順序は、時泪回りにするという原則を保ったまま
、最も検索数が少なくなるようにするものである。

〔発明の実施例〕

以−ド、本グと明の実施例を図に基づいて説明する。

第３図は、本発明に係る輪郭画素列線分化装置の一実施
例のブロック図、第４図は、その輪郭画素探索部の一実
施例のブロック図、第５図は、同線分近似処理部の一実
施例のブロック図である。

ここで、Ｊ−００は、−上記の各部の処理の流れを刊■
する制御部、２００は、線分近似データメモリ、３００
は、画１象メモリ、４００は、探索・線分化手段に係る
輪郭画素探索部、４０１１、その画素読取り回路、４０
２ば、同比較回路、４０３は、同輪郭画素判定回路、４
０４は、同判定値登録回路、４０５は、同輪郭画素記録
回路、４０６は、同画素読出し用のアトシス生成回路、
５００も、探索・線分化手段に係る線分近似処理部、５
０１け、その輪郭探索用のアドレス読取り回路、５０２
は、同アドレス更新回路、５０３は、同線分近似デー　
タの読出し回路、５０４は、同判別回路、５０５は、同
終点処理回路、６００ば、線分化情報メモリ、７００は
、頂点データメモリである。

最初に、装置全体の処理・動作について第３区１に基づ
いて説明する。

入力ＩＮからのディジタル画１象は、寸ず画像メモリ３
００に記憶される。

寸だ、前述の第２図の線分近似データ６弓、ｉｊＪもっ
て、線分近県デー　タメモリ２００に記憶させておく。

画像にのどの領域の輪郭を処理対象とするかを指示する
情報ＳＴが線分化情報メモリ６００へ入力されることに
より、本装置の処理が開始される。

この領域を指示する情報ＳＴば、例えば、画像上を左−
Ｌ端からラスタ一方向に領域探索を行ったとき、最初に
見つかる画素のアドレスを領域代表位置として指示する
ことも考えられる。この領域代表点が輪郭追跡の始点と
なり、寸だ領域の外周を一周追跡して終点ともなる。さ
らに、その他の情報と（〜で対象領域を他の領域と分け
る閾値が記録される。

輪郭画素探索部４００ば、領域代表位置の画素の値を画
像メモリ３００から読み込み、対象領域内の各画素の値
が閾値に対して大小いすねの側にあるかを判定して、そ
の結果を線分化情報メモリ６００に記録しておく。

続いて、輪郭画素（代表位置の画素）の周囲に、次の輪
郭画素の候補画素を選択して、その画素の値と閾値との
比較を行って対象領域の画素かどうか判定する。この輪
郭画素の候補の選択は、例えば４連結（４近傍）を連結
の基準と慣るときは上下左右の４画素が対象となる。８
連結（８近傍）のときは、周囲８画素が対象となる。

これらを、順次に時計回りに、１つ前の輪郭画素を始点
として、その次の画素から候補として選択する。選択し
た候補画素が領域内の画素でなければ、次の候補を選択
する。

この選択処理は、線分近似処理部５００が線分近（Ｕデ
ータメモリ２００から次の探索−アドレス（相対アトｌ
メス）を読み込み、これを輪郭画素探索部４００へ受は
渡すことによって行なわれる、３もし領域内の画素であ
ると判定（７たら、これを次の輪郭画素と決定する。決
定した輪郭画素の一１′ドレスを探索時点のアドレスと
して、線分化情報メモリ６００へ記録する。この−アド
レスを中心として次の輪郭画素を探す。

輪郭画素のアドレスを記録するとともに、１つ前の輪郭
画素と新たに決定１〜だ現在の輪郭画素の位置関係の情
報（例えばり、下、左、右）す石：わち接続関係が線分
近似処理部５００・＼渡される。、線分近似処理部５０
０は、次々と送られてくる輪郭画素の点列を線分で近似
して、その近似線分の各端点について頂点列として出力
する処理を行う。

この処理は、１本の線分化の始点と定めた輪郭画素に続
く第２．第３．・・・・・・の輪郭画素列間の相互の位
置関係を、例えば、第２番目の画素は始点の画素の右隣
り、第３番目の画素は第２番目の画素の上、というよう
な表現形式にして、その情報と線分近似データとを順次
に照合して行わたる。

線分近似データは、前述したように、例えば、第１番目
の画素から第Ｎ番目の画素までの画素列（点列）を線分
で近似することができた場合において、第（Ｎ＋１）番
目の画素が第Ｎ番目の画素の右隣りか上に位置している
ときは第１２番目の画素から第（Ｎ＋１）番目の画素ま
での画素列は再び同一線分で近似できるが、左隣か下に
位置しているときは同一線分では近似できない、という
情報を起りうる全画素列パターン（Ｎは最大値Ｍ以下と
する）について線分近似データメモリ２００に前もって
格納（記憶）しておくデータである。

線分近似処理部５０゛０は、１つの輪郭画素情報が輪郭
画素探索部４００かも入力されたとき、その画素が何番
目の画素であり、それ１で入力されて来た画素列のパタ
ーンに応じ、次には線分近似データメモリ２００土のど
このデータを見ればよいか、１つ前の画素処理の結果に
よって判断する。

例えば、Ｎ番目の輪郭画素が見つかり、その情報が入力
されると、線分近似処理部５００は、すでに第（Ｎ−１
）番目の画素を処理したときに求めて記憶しておいた線
分近似データ探索アドレスを線分化情報メモ’Ｊ　６　
（ｌ　Ｏから読み出し、そのアドレスをもとに線分近似
データメモリ２００土のデータを読み込む。

このデータは、第Ｎ番目の輪郭画素を含んだ画素列が線
分で近似できるか否かを示すとともに、もし線分で近似
できる場合は、次に（Ｎ　−１−１）番目の輪郭画素の
探索アドレスおよび線分化に関するデータが格納されて
いるエリアの先頭アドレスを示す。

第Ｎ番目の輪郭画素せでを含むと線分で近似できなくな
る場合は、第（Ｎ−１）番目までの画素列を線分で近似
する。すなわち、第（Ｎ−１）番画素のアドレスを線分
の終点（頂点）座標として頂点データメモリ７００に記
録する。次いで、第（Ｎ−１，）番画素を再び次の線分
近似の始点（第１画素）と決定し、最後に入力した第Ｎ
番画素を第２番画素として、次に入力される輪郭画素（
第３番画素）に関する探索アドレスおよび線分化デ：り
が格納しであるエリアの先頭アドレスを、線分化情報メ
モリ６００に記録する。

第Ｎ番目の輪郭画素を含んでも線分化が可能である場合
は、次に入力する画素に関する探索アドレスおよび線分
化データが格納しであるエリアの先頭アドレスを線分化
情報メモリ６００に記録する。

続いて、次の輪郭画素の探索アドレスを線分近似データ
メモリ２００から読み込み、輪郭画素探索部４００へ受
は渡しで、待機状態となる。線分近似処理部５００が処
理を終了して待機状態になつたことを確認してから、輪
郭画素探索部４００は、次の輪郭画素を探索する処理を
開始する。

以上のようにして画像上の指定領域の輪郭画素を１つず
つ探索しながら、同時に線分化データテーブルを検索し
て、線分化頂点データを出力する。

処理の終了は、連続して探索された２つの輪郭画素（第
Ｓ番輪郭画素、第（Ｓ−１−１）番輪郭画素）が、輪郭
探索処理開始画素と２番目の輪郭画素に一致したことを
、輪郭画素探索部４００において確認した後に行われる
。

次に、輪郭画素探索部４００．線分近似処理部５０．０
の動作・処理を更に詳細に説明する。

第４図に基づいて輪郭画素探索部４００の説明をする。

画素読出し用のアドレス生成回路４０Ｇにおいて、１つ
前の輪郭画素のアドレス４１８を読込み、これに線分近
似処理部５００から送られてきた探索アドレス（相対ア
ドレス）４１６を加えて画素読出しアドレス４１９を出
力する。

これを画素読取り回路４０１が入力し２て、画像メモリ
３００から対応画素値４１１を読込み、次の比較回路４
０２へ出力する。

比較回路４０２は、画素値４１１と閾値４１２とを比較
して、２値化データ４２０を出力する。

輪郭画素判定回路４０３は、この２値化デー４２０と領
域判定値４１３とを照合して、輪郭画素判定フラグ４１
７を線分近似処理部５００へ出力するとともに、輪郭画
素と判定されたときは、アドレス登録指示フラグ４１４
をも出力する。輪郭画素ＩＬ録回路４０５は、このフラ
グ指示によって１−記アドレス４１９を輪郭画素アドレ
ス４１５に書き換えて線分化情報メモリ６００へ記録す
る。

領域画素判定値登録回路４０４は、領域の第１番目の輪
郭画素の２値化データ４２０を入力して、その領域判定
値４２１を線分化情報メモリ６００へ記憶する。

第５図に基づいて線分近似処理部５００の説明をする。

輪郭探索用のアドレス読取り回路５０１は、線分化情報
メモリ６００からデータ検索アドレス５１１が入力され
ると、これに従って線分近似デー　タメモリ２００から
次の輪郭画素を探索するだめの探索アト１．／ス（相対
アドレス）５１２を読み込み、これを輪郭画素探索部４
００へ同アドレス情報５１６（第４図では４１６）とし
て送るとともに、アドレス更新フラグ５１：３を出力偉
る。

′アドレス更新回路５０２は、このフラグを受は取って
先に受は取ったデータ検索アドレス５１１を次のデータ
検索アドレスに更新した更新つ′ドレス５１４を線分化
情報メモリ６００−＼出力する。

新しい輪郭画素が見つかった旨の判定フラグ５１７（第
４図では４１７）が輪郭画素探索部４００から送られて
くると、線分近似データの読出し回路５０３は、データ
検索アドレス５１５に従って、線分近似ガータメモリ２
００から線分近似データ５１８を読み出す。

判別回路５０４は、このデータを判別し、線分化終点の
確認が得られると、終点処理指示フラグ５１９を送出し
、終点処理回路５０５は、終点アドレス５２０を線分化
情報メモリ６００から読み込み、１線分化の頂点データ
５２に変換して頂点データメモリ７００へ記録する。１
だ、次の線分化データ検索アト１／ス５２Ｉ２を線分化
情報メモリ６００へ記録する。判別回路５０４は、線分
化終点とならない場合は、次の輪郭画素探索アドレスデ
ータが格納されているエリアのブトレス５２３を出力す
る。

風土のようにして、画像上の指定領域の輪郭を線分で近
似して多角形表現のデータを出力する際、その都度、領
域の追跡処理と線分近似計算とを行なうのではなく、あ
らかじめノくターン化した線分近似データを記憶してお
くことにより、効率の良いデータ検索処理によって高速
に線分化処理を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、所定の
接続関係を保って連続する輪郭画素列につい−Ｃ１その
線分化処理を高速で行う輪郭画素列線分化装置を実現す
ることができるので、ロボット等に視覚機能を追加し、
自動作業工程の機能向上。

効率向上、信頼性向上に顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、指定画素に対する近傍画素関係図、第２図は
、本発明に係る線分近似データの形式図、第３図は、同
じく輪郭画素列線分化装置の一実施例のグロック図、第
４図は、その輪郭画素探索部の一実施例のグロック図、
第５図は、同線分近似処理部の一実施例のブロック図で
ある。 １００・・・制御部、２００・・・線分近似データメモ
リ、３００・・・画像メモＩＪ、４００・・輪郭画素探
索部、５００・・・線分近似処理部、６００・・・線分
化情報メ−ＩＦ：ＩＪ、６００°゛−ｍ、ａｆ−１ｊ　
％　ＩＪ　、　　　　　、＋、：、Ｈ。 唇　ｌ　口 ＜（１）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第　２　図 （０−） （ｂ） 卿４■ １囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、所望のディジタル画像の輪郭画素列について線分近
   似をするのに要する各種の点列パターンに関する所定の
   線分近似データを格納しておく線分近似データメモリと
   、指定領域内の輪郭外周について当該各輪郭画素ごとに
   １順次に探索をしつつ、それらの各画素間の接続関係に
   基づいて上記線分近似データを参照して線分化の各終点
   を判定して、その輪郭画素列の各線分化を順次に行う探
   索・線分化手段と、その線分化の各終点データを記憶し
   ておき、それらを線分近似の各頂点データとして出力し
   うる頂点データメモリとから構成した輪郭画素列線分化
   装置。