JPS60101674A - 図形処理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は９図形処理装置に係り、特に細線化処理をした
画像ではなく、線図形を有する原画像を直接折線近似す
る際に、まず原画像を所定の大きさの矩形領域単位に分
割し９次に各矩形領域が空白、直線、変曲線、交線領域
のいずれであるかを識別し、その後各矩形領域を識別結
果に基づいて。

大きさと方向を有する量（以下ベクトルと称する）に近
似することにより高速に且つ高精度な折線近似を実現す
るようにしたものである。

〔従来技術と問題点〕

従来１例えば地図の−ような自由作画線図形を図形処理
して特定の一部の図形の消去処理を行う場合２図形情報
をドツト情報よりもベクトル情報として持つ方が処理し
易い。すなわち９例えばある四辺形を消去する場合、こ
れをドツト情報で保持しているときには、アドレスを指
定して各ドツトを１ドツトずつ消去しなければならない
が、ベクトル情報であれば四辺形を構成する４点とこれ
を結ぶ直線の消去を指示するのみで実施できる。

したがって従来、自由作画線図形を折線で近似させる方
式として、原画像を細線化（原ｉｉ！ｉｉ像は複数ビッ
トの線幅を有する）シ、その後６×３マスクを走査する
ことにより、端点、交点を起点として追跡し、途中の変
曲点を析出してＦｒ１ｍ近似するという手法がある。し
かしこの方式では２次のような問題が存在する。第１に
現在の細線化技術では２画像の細線化に伴う微小雑音（
ヒゲの発生。

交差点の複数化）や鋭角が鈍くなるというような図形歪
みが大きい。第２に複雑な線も単純な線でも一様に追跡
処理するために処理に多大の時間を要する。第６に追跡
処理に複雑なハードウェア。

ソフトウェアを賛する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、細線化せずに、線図形の原画像をその
ｔま所定の大きさの矩形領域単位に分割し、これら各矩
形領域に対して個別処理を行ない。

各矩形領域を直線１曲線、交線の領域にわけ、その後領
域間を結合することにより、高速で、かつ高精反に線図
形を折線近似する図形処理装置を提供することである。

〔発明の構成〕

この目的を達成するため１本発明の図形処理装置では、
線図形情報を有する画像を所定の大きさの矩形領域に分
割する分割手段と、前記矩形領域内の線図形が少なくと
も直線９曲＃ｉ！するいは交線のいずれであるかを識別
する識別手段と、前記矩形領域内の線図形を識別結果に
応じて各矩形領域毎に大きさと方向を有する量に近似し
て、折線近似する近似手段とを備えたことを特徴とする
。

〔発明の実施例〕

本発明を一実施例にもとづき詳述するに先立ちその手順
を第１図のフローチャートを中心に２部２図〜第７図全
参照して説明する。

本発明は大別して（１）矩形領域分割、（２）領域内ｈ
Ｉ図の分［、＋３１三領域への統合、（４）領域単位の
ベクトル化、（５）接点連結統合処理の５段階の手順に
よ！７腺図形を処理し、ベクトルで折線近似するもので
ある。次にこれらの各段階の処理について説明する。

（１）　矩形領域分割 例えば第２図に示す如き線図形入力データすなわち原画
像を一定の矩形領域（第２図では正方形領域）単位に領
域分割する。なお第２図は市街図を６２ドツトピツチで
矩形領域に分割したものである。この矩形領域の大きさ
は対象図形の最小孤立図形よりも小さいものとし１つの
矩形内に閉ループ等が生じないものとする。このように
一定の矩形領域単位に領域分割したのち、矩形単位毎に
領域ラベル付けを行う。例えは第６図に示す如く。

矩形領域内に黒領域が独立して２つあるとき、つまりセ
グメントが２つあるとき、これらに２ベル１．２と付与
する。このようにラベルが？Ａ　Ｍ付与されたものはラ
ベル毎に処理される。

以下の折線近似処理は矩形領域単位毎に領域ラベル付け
を行い２画像と矩形領域の４辺との交点から順次この矩
形を領域のラベル統合を進めてゆくとともに、この交点
でもって瞬接領域と統合して全体をベクトルで近似する
ものである。

（２）　領域内線図の分類 矩形領域内の線図形を２ベル付けされた各セグメント毎
に直線、変曲線、交線、統合線の４ｆｉＪ類に分類する
。このために分類用のパラメータを抽出するが、このパ
ラメータとしてはセグメントが矩形領域と接する接点数
（第６図のセグメント１では２．セグメント２では３）
、接点位置、−）ベル数、投影写像等がある。もしセグ
メントが直線の場合には、接点数は２であり、その上下
（または左右）の接点間に連続投影写１■がある。また
゛変曲線の場合には接点数は２であるが、投影写１ぽが
この接点間をはみ出すこともある（第４図（ロ））。

交線の場合には少なくとも接点数が６つあり、また統合
線の場合には、第４図（ニ）に示すように接点間が不連
続のこともあり、セグメントの長さが矩形領域の対応辺
までとどがなかったり、相誇れる２辺のコーナに位置し
たりする。この４種の分類は領域内の線図のすべてに行
う。第４図（イ）は直線部、仲）は変曲線部、（ハ）は
交線部、（ニ）は統合線部を示している。そしてこれら
は下記の如く定義される。

（イ）直線部・・・・・・領域内を１木の直線が走って
いる場合、領域内の同一ラベルのセグメントに関し辺と
の接点が２つ存在し、かつ直線に曲がりが存在しないと
き。

（ロ）変曲線部・・・・・・上記（イ）の場合と同じ条
件となるが、縮分に曲がりが存在する場合っ （ハ）文線部・・・・・・領域内の同一２ベルのセグメ
ントに関して１辺との接点が３個以上存在する場合。

（ニ）統合線部・・・・・・領域内同一ラベルのセグメ
ントに関して辺との接点が１個のとき（コーナーも含む
）。このセグメントは隣接領域のセグメントと統合して
処理する必侠がある部分である。

なおこれらの線分分類に必要な特徴パラメータは、第１
図のフローチャートにも示す如く、接点数、接点位置、
投影写像の大きさ等である。

ここで、線図形が直線であるか、折線であるかの判定の
方法について説明する。

第９図は直線あるいは折線の判定を行なうだめの構成を
示すブロック図であり１図において１０１は画像を方眼
状に配列される画素毎に黒画素と白画素との２値データ
として記憶する画像メモリ。

１０２は画像メモリ１０１に記憶する例えば第１０図（
イ）のような線図形の描かれた画像を同図（ロ）のよう
に方眼状に分割して方形の部分画像を一つずつ切り出す
切出し回路、１０３は切出し回路１０２によって切り出
された部分画像のうち、各部分画像中の部分図形が直線
あるいは折線であるものを抽出する抽出回路、１０４は
切出し回路１０２によって切り出され、かつ抽出回路１
０３によって抽出さノした部分画像を一時記憶する部分
画像メモリ、１０５は部分画像メモリ１０４に記憶する
部分ｌＩ！ｌＩ像に対し、第１１図に示すように１部分
画像を構成する画素の配列方向（図において方眼状の点
線の交点が各画素の中心位置を示す）に関し矢印によっ
て表される１２方向の座標軸を設定する座標生成回路。

１０６は部分画像メモリ１０４に記憶する部分画像を座
標生成回路１０５によって設定される１２方向の各座標
軸上に黒画素を投影し、その部分画像に含まれる線図形
の投影パターンを生成する黒画素投影パターン生成回路
、１１０は部分画塚メモリ１０４に記憶する部分画像を
座標生成回路１０５によって設定される１２方向の各座
標軸上に白画素を投影し、その部分画像に含まれる線図
形の投影パターンを生成する白画素投影パターン生成回
路、１０７は部分画像メモリ１０４に記憶する部分画像
に含まれる線図形の端点の前記１２方向の座標軸上の座
標値を決定する端点−決定回路、１０８は投影パターン
生成回路１０６によって得られる投影パターンの端点の
座標値と端点決定回路１０７によって得られる線図形の
端点の座標値とを比較する比較回路。

１１１は投影パターン生成回路１０６によって得られる
投影パターンの端点の座標値と端点決定回路１０７によ
って得られる線図形の端点の座標値とを比較する比較回
路、１０９は比較回路１０８および比較回路１１１にお
ける比較結果に基づいて２部分画像メモリ１０４に記憶
する部分画像に含まれる源図形が回線か折線かを判定す
る判定回路である。

第１２図に例示するような部分画［ＡＢＣＤ中の線図形
ａｂｃに対し、投影パターン生成回路１０６は９例えば
（１）方向および（２）方向の座標軸（第３図参照）に
関し、それぞれｄｅおよびｆｇのような投影パターンを
生成する。

一方、端点決定回路１０７は前記線図形の（１）方向お
よび（２）方向の座標軸に関する端点の座標として。

それぞれ、ｄとｅおよびｈとｇを決定する。

比較回路１０８は、このようにして得られた投影パター
ンと端点の座標とを前記１２方向の座標軸毎に比較し２
例えば、（２）方向の座標軸に関する端点ａの座標りが
投影パターンｆｇの内側にあること、および比較回路１
１１は、このようにして得られた投影パターンと端点の
座標とを前記１２方向の座標軸毎に比較し９例えば、（
２）方向の座標軸に関する端点幅ｈｇと白画素投影時の
黒画素幅（この場合はゼロになる）とを比較し９両者が
＋６は等しい場合において判定回路１０９は線図形ａｂ
ｃが折線であると判定する。

なお、　４３１２図の例では、（１）方向の座標軸に関
する投影パターンおよび端点座標によって、この判定を
行うことは出来ない。しかし、前記１２方向の座標軸を
利用することにより、その内のいずれかの座標軸によっ
て、前記線図形が直線か折線かを、はぼ確実に判定する
ことが出来る。

また、座標生成回路１０４において生成し投影パターン
生成回路１０６および端点決定回路１０７において用い
る座標軸の数を１２本としているが、その本数を増すこ
とによって、前記直ｌｓあるいは折線の判定精度を°向
上することが出来る。

次に、線図形が交線であるが、折線でちるかの判定の方
法について説明する。

第１５図及び第１４図は入力線図形を各々水平。

垂直走査することにより連続した黒ランごとに分割した
状態を示す図である。図において、水平走査の場合は、
■〜■の７ブロツク存在し、垂直走査の場合は、■〜■
の９ブロツク存在する。以下の説明は水平走査を例にと
って行う。まず、各黒ジンのバッファの内容を説明する
。第１５図は黒ランごとに用意されたバッファの内容を
説明する図であり、同図（イ）はその入力図形、同図（
ロ）はバッファの内容である。

次に、各黒２ンバツファの中に存在する直線部分を抽出
する。ここでは第１５図（ロ）のバッファのうち、黒ラ
ン長を用いる。すなわち、黒ラン長の変化Δｌ、△ｌ　
＝　ｌ　１ＩＩＩ＋１１　を基に、晶ラン長が連続して
ほぼ等しい部分が直線部に相当する。但し、第１６図中
、■、■、■、■、■等の端点を含む黒ランバッファに
関して端点周辺での関係はこの限りではない。また、第
１３図中、■の黒ランは黒ラン長ははは一定であり、ｔ
た■の黒ランでもほぼ黒ラン長は一定である。しかし１
両者の平均的な黒ラン長を比べると■の場合はがなり大
きな値となり直線部とは見なせなくなる。また。

■の黒ランについて考えてみると、最初の走査線におい
ては大きな黙ラン長であり２次第に小さくなり、最後の
方の走査線では小さな値ではｔ丁一定となる。このとき
最初の部分は交差点領域であり。

後者の方は直線領域となる。このような判断から第１３
図の図形に対し、水平走査における直線部分と交差点領
域に分割したものを第１６図に示す。

なお、この際に極端に少ない走査線をもつ黒ラン領域は
例え黒ラン長が短くとも無視する。第１６図中、■と■
の二つの交線領域と■〜■の６個の直線領域となる。以
下、直線領域と交線領域の処理について説明する。

ｉｌｌ　直線領域 直線領域からは屈折点が抽出される。例えば第１６図■
の直線領域では黒ラン長のみでは判断できず、その開始
点及び終了点をもとに判断する。

すなわち、開始点、終了点の座標が共に変化傾向が同じ
であり、かつ変化傾向が正から負になるとか、零から正
等明らかに判断できるときにはその変化箇所に屈折点を
与える。第１６図■の例では最初は負の変化であるが、
後半には正の変化となるので、その変化点に屈折点を与
える。

（ＩＩ）交線領域 交線領域に交差点が存在するが、その数は領域に接する
直線領域の数に依存する。直線領域が１〜５個接してい
るときは交差点は１となり、また４個のときは１　ｏｒ
　２の交差点が存在する。交線領域に対して垂直走査を
行い、真の黒ラン（第１６図中の■領域には存在せず）
をめ、水平走査と同様にし直線領域を抽出し、残った部
分が交光点領域となる。残った部分の接する直線領域が
３以下になるまで領域の分割を行い、５以下になれはそ
の交線領域の重心を交点とする。第１７図には交線領域
の分割例を示す。ここでは４つの直線領域に接しており
同一走査線上に並ぶ直線領域の境界点が２点存在し、各
々Ａ、Ｂとすると（（ｘ４ｍ＋　’／？Ａ）　ｌ　（Ｘ
４１１＋　ｌＡ）　）＋　（（Ｘｓｍ＋　１ｐ−）　＋
　（ｘｓａ　＋　ＩＪ　Ｊ（（Ｘ３ｇ　＋　６）　＋（
Ｘｓｅ＋　／ｌ）　）　＋　（（Ｘ６ｓ、ｌＡ）　、（
ｘ、。、ｐｓｉ）は４つの線分領域の接点となる。ここ
でＡ（（ｘ、。十ＸＢｇ）７２＋ｌｈ　）　＋　Ｂ　（
（ｘ３ｅ　＋ｘｓｓ）／２．ｊ！ａ　）ＸＡ　−ＸＡ、
　＋ｘ５．　、　ＸＢ　＝　ｘ、、　＋　ｘ６．として
シＸＡｌ−ｘ１１を比較して判断する。条件はｘＢ≧（
ｘＡ＋Ｗ）　・・・・・・・・・中点で分割（ＸＡ　＋
Ｗ　）　＞　ＸＢ≧（ｘＡ−２Ｗ）−非分割（ｘＡ−２
Ｗ）≧Ｘ、　・・・・・・・・・中点で分割となる。以
上で交差点、屈折点の抽出が終了する。

この点に線分領域の連結性を用いれば折線近似図形が得
られる。

そして第５図のような縮図が存在するとき、矩形領域ａ
は直線部、ｂは変曲線部、Ｃは交線部。

ｄｌは統合線部、ｄ２はセグメントＳ１は直線部、セグ
メントＳ２は統合線部、ｅは空白部でちる。

また第２図を矩形領域に分割し、これを分類化処理した
ものを第６図（イ）に示す。第６図（イ）における各領
域の分類記号を同（ロ）に示す。なお直線部は第６図（
イ）の如く、原画像に対応した直線で示される。

（３）　三領域への統合 統合線部を直線部、変曲線部、交線部のいずれかに統合
し、全体を三つの領域で表現する。この統合の際には、
まず直線部に接続した統合線部を直線部とするという直
線部への統合を行う。そして交線部と接続する統合線部
は交線部として統合し、また変曲線部と接続する統合線
部は変曲線部とする。そしてこの両者に接続されている
ものはいずれか一方に統合する。このようにして直線部
分の統合を先ず行って一連した直線部分を確立し。

直線部分の両端部分は変曲線部、交線部あるいは空白領
域で終端することになる。なお統合線部の統合に際して
は、矩形領域の接点の存在位置座標をもとにして行う。

このようにして、第６図（イ）の部分を第７図（イ）の
如く、統合線部のない状態に統合することができる。

（４）　領域単位のベクトル化 直線部、変曲線部、交線部の各領域についてベクトル化
を行う。直線部と判定されたものは接点の中点を結びベ
クトルで表示する。直線部に関しては矩形領域ごとに縮
分を伸長して行き、ベクトルの傾きが一定の閾値以上離
れたときにはその点までを一直線としてベクトル化する
。変曲線部に関しては領域の接点と線分の投影写像領域
の比較によシ湾曲部を検出する。また交線部については
各接点を切断し、残存画像の本心より交点′５ｆ：検出
する。このよう罠して第７図（ロ）の点線に示すように
変曲点部、交線部が示され、直線部が実線で示されるこ
とになる。そしてこれらが領域単位でベクトル化される
。

（５）　接点連結統合処理 ここでは直線部、変曲線部、交線部の三領域の統合処理
を行うものである。統合処理では各領域の接点位置座標
で連結するが、接点の属するベクトルに関してはその接
点が省略できるか否かをベクトルの傾斜で判定する。

例えば、第７図（ロ）において、直線部のベクトル近似
を行うとき、まず直線部の１つの端点を始点とし、そこ
から順次領域単位ととに伸長し、最遠点間をベクトル近
似してその傾きをめ、これをそれより１つ前の領域での
最遠点間のベクトルの傾きと比較して大きく異なるとき
（闇値を定めておく）には、１つ手前の最遠点を変曲点
とする。

次にその変曲点を新たな始点として同様の操作を他方の
端点に達するまでくり返してベクトル近似する。直線部
以外の領域についても局所的に折線近似する。そして最
終的ＶＣは、第７図Ｈに示す如く、これらの三領域を統
合してベクトル近似される。三領域は接点近傍で連結す
るが、変曲線部。

交線部のベクトルのうち接点に属するものについては連
接する直線部ベクトルに統一できる場合は接点を除去し
て全体をベクトル近似する。

次に本発明の一実施例を第８図により、他図を参照しつ
つ説明する。

図中、１１は１ｆｆｌｉ　ｆ＃！メモリ、１２はアドレ
ス制御回路、１５は領域ラベル化回路、１４は矩形領域
バッファ、１５は特徴抽出回路、１６は第１領域分類コ
ード−バッファ、１７はアドレス制御変換回路、１８は
アドレス変換回路、１９は統合線処理回路、２０は第２
領域分類コード働バッファ。

２１は直線部ベクトル化回路、２２は直線部ベクトル・
バッファ、２３は変曲線・交線部、２４は変曲線・交線
部ベクトル・バッファ、２５は統合処理回路である。

ｔＡＪ　まず、入力図形として第２図に示す如き。

市街図がスキャナ等の入力装置でディジタル化されこれ
が画像メモリ１１に保持される。この画像メモリ１１は
アドレス制御回路１２により一定矩形領域単位ごとに読
出されて領域ラベル化回路１５に出力され、第３図に示
す如く、セグメントが複数ろれば、１，２・・・とラベ
ル付けし、セグメントが１つの場合には１とラベル付け
する。そしてこのラベル付けされた矩形領域が矩形領域
バッファ１４にセットされる。

ｔＢｌ　この矩形領域バッファ１４にセットされた矩形
領域の画像データは９次にアドレス１ｕｌｌ　Ｈｌ　ｆ
換回路１７の制御の下に読出されて、接点数、接点座標
、投影写像なとの特徴抽出を特徴抽出回路１５により行
われ、これらにもとづき％領域ごとに直線部、変曲線部
、交線部、統合線部の４種類に分類され、アドレス変換
回路１８の制伸の下に第１分類コード−バッファ１６に
格納される。

ｔｃ＋　次に統合線処理回路１９により上記（３）の処
理が行われ、統合線部を他の三種類のいずれかに統合処
理するとともに領域単位のベクトル化が行なわれ、これ
によ！７得られた新らしい三つの分類を第２領域コード
◆バツフア２０に格納する。

ｔＤｌ　この第２領域コード・バッファ２０に格納され
た三分類のうち、直線部については、直線部ベクトル化
回路２１により、上記第７図（ロ）に説した如く、直線
部のベクトル化処理が行われ、得られたベクトルを直線
部ベクトル・バッファ２２に保持する。

（Ｅｌ　また変曲線壷交線部ベクトル化回路２３では、
第２領域分類コード・バッファ２０より得られた変曲線
情報及び交線情報により画像メモリ２１に格納されてい
る原画像を参照し、変曲点、交点を抽出し、これをベク
トル化回路２３においてベクトル化し、変曲線・交線部
ベクトル・バッファ２４ｉＣ保持する。

（Ｆｌ　それから、上記直線部ベクトル・バッファ２２
と、変曲線・交線部ベクトル・バッファ２４に保持され
ている。直線部、変曲線部、交線部の各ベクトルを統合
処理回路２５において統合処理し、最終的に線図形の折
線近似を実現する。

〔発明の効果〕

本発明によれば線図形を細線化することなしに原画像を
もとにして直接線固形に変換処理するため２図形歪み、
微少雑音の影響を直接受けることがないので、きわめて
良好な折線近似が実現できる。さらに矩形単位に分割し
た処理のため島速な処理が可能となり、しかも簡単なハ
ードウェアにより実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の図形処理装置の処理説明図。 第２図は入力線図形を一定矩形単位に分割した説明図、
第３図は領域ラベル付は説明図、第４図は矩形領域内線
分の分類例、第５図は各分類の説明図、第６図は実画像
による領域内線分の分類例。 第７図は各領域のベクトルを統合処理して全体を折線近
似しベクトル化する例、第８図は本発明の一実施例構成
図、第９図乃至第１３図は直線、折線の判定方法を説明
する図、第１４図乃至＊１７図社交線、折線の判定方法
を説明する図である。 図中、１１は画像メモリ、１２はアドレス制御回路、１
３は領域ラベル化回路、１４は矩形領域バッファ、１５
は特徴抽出回路、１６は第１領域分類コード・バッファ
、１７はアドレス制御変換回路、１８はアドレス変換回
路、１９は統合線処理回路、２０は第２領域分類コード
・ノくソファ。 ２１は直線部ベクトル化回路、２２は直線部ベクトル会
バッファ、２３は変曲線Ｑ交線部、２４は変曲線・交線
部ベクトル・ノ（ソファ、２５は統合処理回路でおる。 第す図 折線近似 第７７図 第７２図 第１３図 第７４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 線図形情報を有する画像を所定の大きさの矩形領域に分
   割する分割手段と、前記矩形領域内の線図形が少なくと
   も直線９曲線あるいは交線のいずれでわるかを識別する
   識別手段と、前記矩形領域内の線図形を識別結果に応じ
   て各矩形領域毎に大きさと方向を有する量に近似して、
   折線近似する近似手段とを具備してなる図形処理装置。