JPS5972576A - 図形認識方法とその装置 - 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】 本発明は図形の認識手段に関し、特にドラムスキャナ等
のスキャナにより図形情報の記述された図面等を走査し
て得た２次元画像データ中から図形情報の認識処理を行
なう図形認識方法とその装置に関する。

図形情報の記述された図面等の２次元画像データを計算
機に入力する方法として、従来はタプレ、トやディ２タ
イザ等の座標入力装置を利用して図形の外周部を座標色
列データとして入力するか、図形を予めコード化してお
きコードをキーボードよりキー打鍵により入力する方法
が広く行なわれてきた。しかし最近のスキャナ技術やパ
ターン認識処理方法の進歩に伴なって、図面等をスキャ
ナで走査して得た２次元画像データから図形情報を認識
して計算機に入力する方法が試みられ実用化されつつあ
る。従来性なわれている図形情報の認識方法として、例
えは図面を２次元格子枠に分割し、格子枠に従って記入
された図形情報を現在一般に利用されている文字読取装
置を用いて認識処理を行なう方法がある。この方法では
図形情報を図面上の限定された位置に書かねばならない
という制約があるうさらに例えば、格子枠内のデータの
状態も符号化し、格子枠間の符号の連結性から図形情報
を認識する方法がある。この方法では、第一の例はど図
形情報を記入する位置に制約は受けないが、認識処理に
先立ち全画像データを格子枠毎にね号化せねばならず、
処理時間の長大化、認識処理方法の複雑さという欠点も
有している。

さらにまた例えば画像メモリ上に貯えられた２次元画像
データをラスク走査し図形情報部分を検出すると、デー
タ上でその外周部を追跡し２次元的な特徴を捉えて認識
処理を行なう方法がある。この方法では処理時間が一般
に長くかかるという欠点がある。さらにまたこれまでに
述べてきた図形認識方法はいずれも２次元画１＃Ｉテー
タ全体を一時に処理する方法なので、２次元画像データ
を保持するため必黴な主記憶各員が太き（なる欠点を有
している。さらＫまだ例えば特願昭５１−１．１５０８
４号明細書に見られるように２次元画像データをラスク
走査し図形情報部分を検出すると、互いに近接するラス
ク走査線上に存在する図形情報部分の相互関係を与える
情報を求め、この相互関係を用いて図形情報の２次元的
特徴を捉えて認識処理を行なう方法がある。この方法で
は光学的文字軌框り装置における文字情報の認識のよう
に一群の図形情報が一つの意味を持つ場合に対してのみ
有効であり、フローチャートや巨１路図面のように図形
情報が複数のシンボル情報とシンボル相互間の接続線情
報とから構成されている場合には適用することができな
い欠点を有している。

本発明の目的は、これらの事情を考慮してなされたもの
で、図形情報の記述されている図面尋をスキャナで走査
して得られる２次元画像データから１度のラスク走査で
過当数のライン毎にデータを読み取り、ライン毎に得ら
れたデータを処理する事に上り同速に、かつ少ない主０
ｃ憶谷量でシンボル情報とシンボル間接続情報を含む図
形情報を認識する図形認識方法と装置とを提供すること
にある。

本発明によれば、２次元画像データをラスク走査して２
次元画像データ中に含まれる図形情報の構成要素である
図形のデータ部を検出し、前記の検出された各図形デー
タ部の位ぽ情報を算出して図形データ位置情報を作成し
、得られた前記図形データ位置情報を記憶保存し、前記
保存された図形データ位置情報と１回前のラスク走査で
得られ保存されている図形データ位置情報とからライン
相互間の図形データ部の位置関係を表わす図形データ出
現情報を求め、前記処理を伴なうラスク走査を２次元画
像データ全域に渡って行なった後、前１ｉＬ図形データ
出現情報から２次元画像データ中の図形情報の特徴点を
構成する図形データ出現情報のみを抽出し、前記抽出さ
れた図形データ出現情報から図形情報中の特徴点情報を
求め、前記特徴点情報相互間の関係ならびに図面の表記
条件から前記図形データ部によって構成される図形情報
の５ＦＯ）形状情報の認識操作を行なうと共に、前記形
状情報の認識操作の結果ならびに前記図形データ出現情
報を用いて図形情報の位置と図形情報相互間の接続情報
を求める操作を行なう図形認識装置が得られる。

本発明ＶＣよればさらに、図形情報の存在する２次元画
像データを記憶保持するだめの画像メモリと１図形デー
タ部検出開始信号を受けて該画像メモリに対しラスク走
査を行ないながら２次元画像データ中の各ラスク走査領
域内に仔在する図形データ部を検出する図形データ部検
出回路と、前記図形データ部検出回路で得た図形データ
部の位置情報を算出して内部のレジスタに記憶する図形
データ位置情報設定回路と、前記図形データ位置情報設
定回路で得た図形データ位置情報からラスク走査領域間
の図形データ部の出現状況変化を求めて内部のレジスタ
に記憶する図形データ出現情報設定回路と、前記ラスク
走査終了後前記図形データ出現情報役定回路内に記憶さ
れているラスク走査領域間の図形データ出現情報から２
次元画像データ中の図形情報に含まれる特徴点情報を順
次求めて内部のレジスタに記憶する特徴点設定回路と、
前記特徴点設定回路中の特徴点情報を順次読取り２次元
画像データ中に含まれる図形形状情報を認識しその認識
結果を内部のレジスタに記憶する図形形状紹胤回路と、
前記特徴点情報設定回路中に記憶されている特徴点情報
と前記図形形状認識回路中に記憶されている図形形状情
報とを順次読取り２次元画像データ中の図形情報の位置
と図形情報相互間の接続情報とを求める図形接続情報認
識回路と、前記画像メモリとのデータの読出し、書込み
、外部情報処理装Ｖとのインタフェース動作および前記
各回路を制御しデータ部検出開始信号等の各種制御信号
を発生する制御回路とを具備する図形認識装置が得られ
る。

本発明の図形認識装置によれば、図面に記載された図形
情報をｈ連にかつ少ない削算機主記憶容量で認々＆処理
を行なうことができるので、図面の入力に要する工数の
低減化が実現される。

さらに本発明の図形認識装置によれば、本装置で行なっ
ているＶｇ識灰処理画イμｍデータのラスク走査と、画
像データ中の図形線検出処理が中心となるだめ、従来装
置で用いられていた細線化処理、図形データ部の外周追
跡処理は不要である。そのため認識処理に必要なハード
ウェアとソフトウェアの構成が単純化される。

さらｒ（また本発明の図形認識装置によればフローチャ
ートや回路図面のように図形情報として複数種のシンボ
ル情報とシンボル相互間の接続線情報とが記されている
図面に対して、図面中の゛シンボル情報を図形情報中の
形状情報認識操作により求め、さらにシンボル間の接続
情報を求めることができる。

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の認識対象図面の例として）ｐ−チャー
トの例を小す図である。図中には処理フロックと、各フ
ロック間を結ぶ接続線で表わされる図形情報か含まれて
いる。

第２図は、第１図で例ボしだような図面中から図形デー
タ部を検出し、図形データ位置情報を算出する方法を説
明するためにボした概念図である。

なお以下の説明では、対象とする２次元画像データを値
が１とＯの２値パターンとして取扱う。図中黒丸１１１
Ｘは２次元画像データ中で値が１である１ドツトの点を
ボ１７ている。白丸部は２次元画像データ中でイ１１゛
（が０のｌト］ットの点をボしており、簡単のため説明
に必要なものは記しだが、それ以外は記載を省略してい
る。黒丸群で表わされる図形データ部の検出ｄ、第２図
において点線でボすように２次元画像データをラスク走
査することにより得られる。１ｖｒｅ目のライン上を左
から右に走査した時、値が０→１（白→黒）に変化する
点？見つけ、その点の位置ａを記憶する。さらに定食を
続げ値が１→０（黒→白）Ｋ変化する点を見つけ、その
点の位置ａ′を記憶する。以下同様にｉ＋１番目のライ
ン上でのｂ点、ｂ′点、ｉ　＋　２１１目のライン上で
の０点、０７点、ｄ点、Ｃ１′点と図形データの位置を
初出し、固形データ位ＩＣ情報を算出していく。

第３図（ＸＩ）〜（ｄ）は第２図を用いて説明した方法
で求めた図形データ位置情輝から求められる図形データ
出現情報を説明するために不した図である。

第３図（ａ）は図形データの端点出現を表わす図である
。ｉ　−１番目のライン上では検出されず、ｉ番目のラ
イン上で図形データが検出された場合、ｉ番目のライン
上に図形データの端点出現という図形データ出現情報が
得られたことになる。第３図（ｂＪは図形データの分岐
を表わす図である。ｉ−１番目のライン上で検出された
図形データがｉ爵目のライン上で２つの領域に分かれた
時、ｉ番目のライン上に図形データの分岐という図形デ
ータ出現情報が傷られたことになる。第３図（ｃ）は図
形データの合流を表わす図である。１ｌｉｌ’目のライ
ン上で２つの図形データが検出され、ｉ番目のライン上
でこれが１つの図形データに合流した時、ｉ番目のライ
ン上に図形データの合流という図形データ出現情報が得
られたことＫなる。、第３図＋ｄ）は図形データの消滅
を表わす図である。ｉ−１番目のライン上で図形データ
が検出され、ｉ奇目のライン上でこれに連続する図形デ
ータが検出されなくなった時、ｉ番目のライン上で図形
データの消滅という図形データ出現情報が得られたこと
になる。２次元画像データ全域をラスク走査し、２次元
画像データ中に含まれている図形データ出現情報を全て
抽出し記憶する。第４図をよ、第３図を用いて説明した
方法を用いて、第１図に小したフローチャート図から図
形データ出現情報を抽出した状態を小まための図である
。

第３図忙用いて説明した方法により得た図形データ出現
情報を２次元画像データ全域から抽出後、得られたＩ／
１形テータ出現情報から図形情報に含まれる特徴点１１
亀報を求める。特徴点情報は図形データ出現情報の〆１
出された位置情報と法の図形データ情報に５ｎ色結する
までのライン数とから求める。

特徴点１１ｆ　＊Ｍ　ｉＪ：端点、分岐／合流、直線の
３種に区分されると共に、他のどの特徴点と接続関係が
有るかという情報も含んでいる。端点は図形データ出現
情報におＨ２１ｉ１’ｉＭ点出現情報から予め規定され
たラスク走査ライン図形データが連続して図形データ出
現情報の分岐に連結する場合をいう。あるいは端点け、
図形データ出現情報における図形データの合流から予め
規定されたラスク走査ライン図形データが連続して図形
データの消滅に連結する場合をいう。分岐／合流は、図
形データ出現情報における図形データの分岐から予め規
定されたラスク走査ライン図形データが連続して図形デ
ータ出現情報におＩＪる合流あるいは図形データ出現情
報における他の分岐に連結する場合をいう。

あるいは分岐／合流は、図形データ出現情報における図
形データの合流が図形データ出現情報における図形デー
タの分岐あるいは口形データ出現情報における他の分岐
から予め規定されたラスク走査うイン数の図形データが
連続した佐に存在する場合をいう。直線は前記特徴点情
報の端点、分岐／合流の相互間で予め規定されたラスク
走査うイン数よりも多くのライン数の図形データが連続
して存在する場合に、その連続した図形データ群に対し
て与えられる名前である。

第５図＃′ｉ第１図に不しだフローチャート図に対して
、第４図に示した図形データから求めた特徴廃情報によ
る表現に書き換えた図である。

以上述べてきた操作により、図形情報を含む２次元画像
データにラスク走査を行なって抽出した図形データ出現
情報から得た特徴点情報を用いて図形情報の内の形状情
報の認識処理を行なう。

形状情報の詞識１１１．Ｌ理は、特徴点情報相互間の位
置関係と拌続関係および図面の表記条件を利用して、図
形情報中のシンボル情報の抽出とシンボル形状、種別の
判定を竹なう。

第５図にボしたフローチャートの場合を例に述べると、
第６　図１　（ａ）　Ｋ不すよ５に分岐／合流、直線と
いう特徴点情報が２次元画像データ中の一定近傍内に存
在している場合には第６図（ｂ）に不すような端子が存
在していると判定する。また第７図（ａ）に不すような
分岐／合流、曲線という特徴点情報が２次元画像データ
中の一定近傍内に存在している場合には、第７図（ｂ）
にボすような矩形で表わされる処理フＩ−７ツタが存在
していると判定する。このように図面Ｊに記される各棟
シンボル形状に対し各々の特り１点情報を予め標準パタ
ーンとして登録しておき、シンボル形状１程別の図形デ
ータ出現情報から得られた特徴点情報を標準パターンと
照らし合せることＫよって行なう。２次元画像データ全
域に渡って図形情報中のシンボル形状の抽出と形状、種
別の判定を行ない、判定に用いた特徴点情報を除いた他
の特徴点情報からシンボル間の接続情報を求める。

以上小べた本発明の図形認識方法によれは、図形情報を
含む図面を表わす２次元画像データに対しラスク走査を
行なって検出される図形データ情報を基に、図形情報に
含まれる特徴点情報を求め。

この特徴点情報から図形情報中のシンボル情報を抽出し
てシンボルの形状、種別の判定、さらにはシンボル相互
間の接続情報を求める図形誌減処理を行なうことができ
る。このだめ図形認識処理を面速にかつ少ない主記憶容
置で行なうことができる。さらにまた従来の図形認識方
法と異なり、フローチャートや回路図面のように多種の
シンボル情報が互いに接続しているような図形情報に対
しても適用可能な点が特長として挙げられる。

第８図は本発明の図形認識方法を実現する図形認識装置
の一実施例についてボしたブロック図である。第８図で
は本発明の図形Ｐ［装置を図面自動読取装置に利用した
場合を示す。第８図におＧｘて参１ｊ（１番号ｌは情報
処理装置、２はドラムスキャナ、３は２値化回路、４は
本発明である図形認識装置である。ドラムスキャナ２は
情報処理装＃１より信号線１００ｆ：通して制御され、
ドラム表面に貼イ・１されている枕取対象図面を走査し
、得られた濃度値、すなわち多値データを信号線２００
を通しで２値化回路３に送る。２値化回路３は情報処理
鋭［１より信号線３００を通して制御され、ドラムスキ
ャナ２より信号線２００を通して込られる多値データを
信号線３００を通して情報廼理装［１により予め設定さ
れている閾値で２値化し、信号線４００を１ｊｌｉして
図形認識装置４に送る。図形認識装置４は信号線４００
を通して順次送られる前記２値データを内紙する２値仙
１像メモリに蓄積した後、１１〜報処理装置１により信
号線５００を通して送られる各神パラメータに応じて図
形データ中の特徴点情報を４（１１出し静上篩、処理を
行なＧ）、紹誠結果を信号線６００を通して情報処理装
置１に送る。

第９図は第８図における図形認識装置４の主要部ノブロ
ック図である。第９図において参照番号４０け制御回路
、４１は図形データ部検出回路、４２は図形データ位置
情報設定回路、４３は図形データ出現情報設定回路、４
４は特徴点設定回路、４５は図形形状認識回路、４６は
図形接続情報認識回路、４７は画像メモリである。図形
データ部検出回路４１は第２図の説明で述べた如く、信
号線４０６全通して画像メモリ４７をラスク走査しなが
ら各ラスタ止音ライン上で２次元画像データ中の図形ツ
ーータ部に対シし、する黒丸群の開始点と終了点を検出
するようＫＷ成されており、図形データ部を表わす黒丸
群の存在を検出する毎ｅζ信号線４０２を通して検出し
た黒丸群の位置座標を図形データ位置情報設定回路４２
Ｋ、送る。

図形う゛−タ位置情報設疋回路４２は、信号線４０２を
通しで得た図形データ情報に対応憤る黒丸群の位置座標
から図形データ部の位置情報を算出して内部のレンスタ
に記憶すると共に、内部レンスタに記憶保持されている
１ライン前のラスク走査で得られた図形データ位置情報
と現在のライン」二のラスク走査で得られた図形データ
位置情報とを信号線４０３を通して図形データ出現情報
設定回路４３へ出力する。

図形テーク出現情報設定回路４３は、第３図（ａ）〜（
ｄ）の説明で述べた如く図形データ位置情報設定回路で
得られた２つのライン相互間の図形テーク位置情報の変
化から図形テーク出現情報を求め内部のレジスタにｌ１
憶する。

特徴点設定回路４４は、ラスク走査終了後前記図形デー
タ出現情報設定回路４３により書られだ図形テーク出現
情報も４８号線４０４を通じて順次読出し２次元画像デ
ータ中に含まれる特徴点情報を求め、内部のレジスタに
記憶する。

図形形状認識回路４５け、特徴点設定回路４４により得
られた特徴点情報を信号線４０５を通じて読み取り、特
徴点情報相互間の位置関係、接続関係および図面の表記
条件を参照して２次元画像データ中に存在する。図形情
報中のシンボル情報の形状、種別を認識する。回路４５
によりｉ％！された図形形状情報認識結果は信号線６０
０を槽じて情報処理装置１に出力される。

図形接続情報認識回路４６は、信号線４０１を通じて特
徴点設定回路４４中ｒ（記憶されている特徴点情報と、
信号線４０６を通じて図形形状ＭＵ回路４５中に記憶さ
れている図形形状Ｉｎｋ結果とを読取り図形データ中の
シンボル相互間の接続情報を認識する。図形接続情報認
識回路４６により認識された結果は信号線６００を通じ
て情報処理装＠１に出力される。

画像メモリ４７は１画面分の２値パターンが記憶できる
答隻を有し、信号線４００を通しで第８図中の２値化回
路３から送られる２＃４パターンを記憶する。ただし画
像メモリ４７は、トラムスキャナ２で適当ライン数読取
る毎に図形データ検出回路４１で図形テーク検出処理を
行なってしまう場合には不要である。その場合には画像
メモリ４６の代りにドラムスキャナ２で読取ったライン
分の記憶容量を持つラインバッファメモリを持てば良い
。

制御回路４０は以上に述べた各回路４１〜４７の説明で
述べた如く、情報処理装置１との指令やテークの送受信
と各回路４１〜４６を制御【７て図形情報の認識動作も
行なわしめる。

以上説明したように本発明の図形認識装置によ゛れば、
図形情報を含む２次元画像データをラスク走査し、図形
データ部検出回路、図形データ位置情報設定回路、およ
び図形データ出現情報設定回路により得られた２次元画
像データ中に含まれる図形情報の出現状況情報から、ラ
スク走査終了後特徴点設定回路により図形情報に含まれ
る特徴点情報を求め、この特徴点情報を利用して図形情
報を認識することができる。

以上説明した如く、本発明の図形１Ｊｉｆｌの方法とそ
の装置によれは、図形情報の存在する２次元画像データ
から１回のラスク走査のみで図形情報に含まれる特徴点
情報を抽出し、この特徴点情報を用いて２次元画像デー
タ中の図形情報を的速にかつ少ない主記憶容態、で認識
することができ、その効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は図形情報の記された図面の例としてのフローチ
ャート図面を示す図、第２図は図形テークも検出する方
法を鮨、明するための概念図、第３図（ａ）　、　（ｂ
）　、　（ｃ）　、　（ｄ）は検出された図形データ位
置情報の変化に基き図形データ出現情報を求める方法を
説明するために下した概念図、第４図は第１図の例から
図形データ出現情報を抽出した状態をボす図、第５図は
図形データ出現情報から特徴点情報も求めた状態を不す
図、第６図、第７図は特徴点情報からシンボル形状を判
定する例ｅｉｒした図、第８図は本発明方法を実現する
図形昭敵゛＾装置を図面自動銃Ｊ１１２り装置に適用し
た一実施例をボナフロック図、第９図は第８図の図形認
識装置４を具体的に示すフロック図である。 図において、ｌ−・・情報処理装置、２・・・ドラムス
キャナ、３・・・２値化回路、４・・・図形認識装置、
４０・・・制御回路、４１・・・図形データ部検出回路
、４２・・・図形データ位置情報設定回路、４３・・・
図形データ出現情報設定回路、４４・・・特徴点設定回
路、４５・・・図形形状認識回路、４６・・・図形接続
情報認識回路、４７・・・画像メモリを示す。 第２図 （ｂ） 第３図 第４図 （ａ）、　　　　　　　　　　　　（ｂ）第６図 ； （ａ）　　　　　　（ｂ） 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　図形情報の記述された図面等を走査して得ら　　
   　′五る２次元画像データから図形情報を抽出し認識す
   る方法において、２次元画像データをラスタ走査して２
   次元画像データ中に含まれる図、−形　　　１情報の構
   成要素である図形データ部を検出し、前記の検出された
   各図形データ部の位負情報を　　２゜算出して図形デー
   タ位置情報を作成し、得られ　　　・た前記図形データ
   位置情報を記憶保存し、前記保存された図形データ位置
   情報と１回前のラスタ走査で得られ保存されている図形
   データ位置情報とからライン相互間の図形データ部の位
   置関係を表わす図形データ出現情報を求め、前記処理を
   伴なうラスタ走査を２次元画像データ全域に渡って行な
   った後、前記図形データ出現情報から２次元画像データ
   中の図形情報の特徴点を構成する図形データ出現情報の
   みを抽出し、的記抽出された図形データ出現情報から図
   形情報中の特徴点情報を求め、前記特徴点情報相互間の
   関係ならびに図面の表記条件から前記図形データ部によ
   って構成される図形情報のうち形医情報の認識操作を行
   なうと共に、前記形状情報のｌ！！識操作の結果ならび
   に前記図形データ出現情報を用いて図形情報の位置と図
   形情報相互゛…の接続情報を求める操作を行なうことを
   特徴とする図形認識方式。 図形情報の存在する２次元画像データを記憶保持するた
   めの画像メモリと、図形データ部検出開始信号を受１プ
   て該画像メモリに対しラスタ走査を行ないながら２次元
   画像データ中の各ラスタ走査領域内に存在する図形デー
   タ部を検出する図形データ部検出回路と、前記図形デー
   タ部検出回路で得た図形データ部の位置情報を算出して
   内部のレジスタに記憶する図形データ位置情報設定回路
   と、前記図形データ位置情報設定回路で得た図形データ
   位置情報からラスク走査領域間の図形データ部の出現状
   況変化を求めて内部のレジスタに記憶する図形データ出
   現情報設定回路と、前記ラスク走査終了後前記図形デー
   タ出現情報設定回路内に記憶されているラスク走査領域
   間の図形データ出現情報から２次元画像データ中の図形
   情報に含まれる特徴点情報を１１次求めて内部のレジス
   タに記憶する特徴点設定回路と、前記特徴点設定回路中
   の特徴点情報を順次貯、取り２次元画像データ中に名ま
   れる図形形状情報を認識しその認識結果を内部のレジス
   タに記憶する図形形状認識、回路と、前記特徴点設定回
   路中に記憶されている特徴点情報と前記図形形状認識回
   路中に記憶されている図形形状情報とを順次読取り２次
   元ｒｌｌｌＩ像データ中の図形情報の位置と図形情報相
   互間の接続情報とを求める図形接続情報認識回路と、前
   記画像メモリとのデータの読出し、書き込み、外部情報
   処理製置とのインクフェース動作および前記各回路を制
   御し図形データ部検出曲始信号等の各種制御信号を発生
   する制御回路とを具備してなることを特徴とする図形認
   識装置。