JPS6023386B2 - ２値画像形状変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は画像形状変換装置及び画像の投影長測定装置に
関する。

２値画像の解析において、その画像の投影長を求めるこ
とが行われている。

画像の形状は種々であるので、その投影長は、投影方向
に依存して変化することになるが、従来の画像処理にお
いては、画面の走査方向及びそれと垂直方向に夫々投影
したときの投影長、即ち２方向に関する投影長のみしか
測定できなかった。本発明の目的は、任意の形状の２値
画像をその外周に外接しかつ対向する２辺が平行で８角
形の画像に変換する画像形状変換装置を提供することで
ある。

また本発明の別の目的は前述の変換された８角形画像の
投影長を測定する装置を提供することである。

まず外薮８角形画像に変換する画像形状変換装置の実施
例を説明する。

第１図において任意の形状の粒子を含む領域はラスター
走査等により２値画像に変換され、画像メモリ２に記憶
される。尚本実施例では粒子内部を論理１で、それ以外
を論理０に変換し、かつ画素は正方形であるものとする
。切り出し部４はこのメモリ２から第２図に示す如く縦
３画素×横３画素の９画素（以下これを窓という）を切
り出す。第３図に示す如きメモリ２に記憶された。斜線
を施こして示した任意形状の粒子画像１０を、それに外
接しかつ対向する２返即ら対返が平行でかつ隣り合う２
返のなす角が１３５０である８角形の画像１２に変換す
る為には、論理１の画像１０を８角形画像１２まで膨張
させる必要がある。即ち、画像１０と８角形１２との間
に介在する領域１４の論理０及び画像１０内の孔１６の
論理０をともに論理１に変換する必要がある。この粒子
画像１０を８角形１２に膨張する為に論理０のどの画素
を論理１に変換すべきかは、その変換すべき画素（中央
画素１）の周囲の８画素Ａ〜日の状態によって決定され
る。詳述すると、第４図ａに示す如く、周辺画素Ａ、Ｂ
、Ｄが論理１で画素日が論理０であるとき、及びこの図
を９００、１８００、２７００回転させたときの中央画
素と周辺画素との関係のとき論理０の中央画素１を論理
１に変換し、第４図ｂに示す如く、周辺画素○、Ｆ、Ｇ
が論理１で画素日が論理０であるとき及びこの図を９０
０、１８０ｏ、２７０ｏ回転させたときとの中央画素と
周辺画素との関係のとき、論理０の中央画素１を論理１
に変換する。そして第４図ｃに示す如く、周辺画素Ｂ、
Ｄ、日が論理１で画素Ｆが論理０であるとき及びこの図
を９００、１８０ｏ、２７０ｏ回転させたときの中央画
素と周辺画素との関係のとき論理０の中央画素１を論理
１に変換する。更に、第４図ｄに示す如く、周辺画素Ｂ
、Ｄ、Ｆ、日が論理１のとき、０の中央画素１を論理１
に変換する。この４通りの変換により前述の介在領域１
４及び孔１６の各画素を論理１に変換できる。尚、第４
図において×印はそこの画素の論理は１でも０でもよい
ことを示している。この第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄの持つ意
味を詳述すると、第４図ａは、第３図の８角形１２の下
側水平辺の左端から４５ｏに延びた左下側斜辺を形成す
る為のもので、画素Ａ、Ｂ、Ｄが論理１で画素日、１が
論理０である時画素１を論理１に変換すると、画素１と
Ｄが下側水平辺の左端を画素Ａと１が左下側斜辺の下端
を夫々形成することができる。第４図ｂは、８角形１２
の上側水平辺の左端から４５ｏに延びた左上側斜辺を形
成するためのもので、画素１を論理１に変換すると、画
素１とＤが上側水平辺の左端を画素１とＧとが左上側斜
辺の上端を夫々形成することができる。これらの第４図
ａ，ｂを夫々９００、１８００、２７００回転させたも
のは、上記接続部以外の８角形の水平辺とこれに続く斜
辺及び８角形の垂直辺とこれに続く斜辺が形成できる。
第４図ｃは８角形１２の下側水平辺に凹部が存在しない
ようにするもので、凹部を形成する論理０の画素１を論
理１に変換して、画素日、１、Ｄにより下側水平辺を形
成することができる。

この第４図ｃを９０ｏ、１８０ｏ、２７０ｏ回転したも
のは８角形１２の上側水平辺及び左右垂直辺の凹部を除
去できる。そして第４図ｄは粒子画像内に一画素分の論
理０が則ち一画素分の孔が生じた場合に、その画素を論
理１に変換してその孔を埋めることを示している。以上
の第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄの状態を別の表現で以下に表わ
す。

画素日をＭＳＤ（最上位桁）、画素ＡをＬＳＤ（最下位
桁）として周辺８画素の論理を、画素日、Ｇ、Ｆ、Ｅ、
Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの順に並べた８桁２進数を８進数で表わ
した周辺画素／ぐターンは夕＝２５針固ある。それらの
うちの第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びそれらの９００、１８
００、２７００回転させたもののいずれかに該当するの
は表１に示す１０心通りある。尚、厳格に述べると、以
上の第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄの状態及びそれらを回転した
状態は、画像メモリ２内に記憶された粒子像が互に充分
離れて存在しており従って３×３画素の切り出し窓内に
複数の粒子像が同時に入ることがないとの前提に基づく
ものであった。ところが、このような前提を取り去った
場合には、第４図には以下の如き問題が生ずる。即ち、
例えば第２図において画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＧが論理
１で、残りの画素Ｅ、Ｆ、日及び１が論理０であるとき
、画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから成る粒子と画素Ｇから成る別
の粒子が切り出し窓に同時に存在することになる。第４
図ａでは、このとき画素１を論理１に変換して両粒子を
互に接続し単一の粒子にしてしまうと言う不都合が生ず
る。そこで、表１ではこのような場合には画素１を論理
１に変換しないようにしている。従って表１の数値群は
、厳密には論理０の中央画素１を論理１に変換する第４
図の各画素パターンの数よりも少なく、粒子像を８角形
パターンに変換するのに必要な最低限の周辺画素パター
ンを表わしている。０１３ ２１３ ３５４ ３７４
２７６３０２ ０５６ ２６３ ３６３ ３５６２６０
２７０ ３１６ ３１７ ２７３０５４ ３４２ ０
７３ ０７７ ３７６２０６ ２４６ １７４ ３６６
３７３２４１ ２３２ ３６１ ３３３ ３５７１５
０ １５２ ３０７ １５７ ３７７０３２ ２５１
０３７ ２７５ ２７７２１２ ０５３ １７２ １７
３ ０５２ ２５４ ３５１ ３５５ ２５０ ２６２ ２４７ ２６７ ２４２ ３１２ ２３６ ３３６ ２０７ ０３３ ３６２ ３７５ ０１７ １５４ ３１３ ３６７ ０３６ ２６１ ０５７ ３３７ ０７４ ３０６ ２７４ １７７ １７０ ３７０ ３３２ ２５２ ３６０ ３４３ １５３ ３５２ ３４１ ２１７ ２５５ ２５３ ３０３ ０７６ ２６６ ２５６ ２１６ ２７１ ３７１ ２７２ ０７２ ３４６ ３４７ ３７２ ３５０ ２３３ ２３７ ３５３ ２４３ １５６ １７６ ２５７ 例えば表１で８進数０１３とは、周辺画素日、Ｇ、Ｆ、
Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの論理が夫々０、０、０、０、１、
０、１、１で、同様に８進数３０２とは１、１、０、０
、０、０、１、０に相当する。

こうして、論理０の中央画素１を論理１に変換すべき場
合の周辺画素のパターンは表１に示したものである。従
ってこの８桁２進数を第１図のＲＡＭやＲＯＭ等の記憶
素子６のアドレス情報として用い、表１に示した１０幻
重りのアドレスには論理１をそれ以外の１５２通のアド
レスには論理０を書き込んでおく。この結果切り出し部
４により切り出された９画素の情報のうちの周辺画素Ａ
〜日の情報が記憶素子６に導かれると、その記憶素子６
はこれら８個の情報が表１、即ち第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄ
及びそれらの前述の回転したものに示した１０亀薫りの
アドレ情報に該当するとき論理１の出力を、それ以外の
アドレス情報に該当するとき論理０の出力を発生する。
ＯＲゲート等から構成される変換部８は切出し部４から
の中央画素１の情報と、記憶素子６の出力とを入力とし
、その両入力のいずれかが論理１のとき、この変換部８
は論理１の出力を発生する。こうして記憶素子６と変換
部８とによって中央画素１が論理０であっても、その周
辺画素Ａ〜日が第４図又は表１に該当するときにはその
中央画素は論理１に変換される。変換部８の出力はメモ
リ２に記憶される。こうしてメモリ２に記憶された画面
全体について、各画素を中央画素とする上述の変換処理
を施こす。こうして画面全体の各画素について１度変換
処理された画像は一画素分だけ膨張し、所望の８角形に
近ずく。次にこの変換処理され、メモリ２に記憶された
画像を再び前述と同様の変換処理しこれを繰り返すこと
により所望の８角形画像を得ることができる。尚、完全
に所望の８角形画像に変換されたか否かの判別は、完全
に変換された８角形画像をその後変換処理してもその画
像形状は変らないことに着目し、一画面分の変換部８か
らの出力の論理１又は０のいずれかの個数をカウンタ９
ａで計数し、この計数値と、メモリ９ｂに記憶されてい
る前回の計数値とを比較器９ｃで比較し、等しくなった
とき、所望の８角形画像が得られたことになる。

尚、この第４図ｃ即ち表１では２５２、３５２、２５３
、２５６、２７２、３７２、３５３、２５７、２７６、
３５６、２７３３７０３７入３５７、３７７、２７７は
粒子の２値画像内に孔がある場合のみに必要な変換を示
しているので、もし内部に孔が絶無の粒子画像を８角形
画像への変換の対象とする場合には、この第４図ｃの周
辺画素パターンが切り出されることがないので、記憶素
子６にこの周辺画素パタ−ンのアドレスを論理１とする
ことは不要となる。

次に、この様にして変換された外接８角形画素１２から
粒子の原画像１０の投影長を求める装置の実施例を説明
する。

この投影長は第３図の８角形画素の対辺間の距離ＩＨ、
ｌｖ、ＩＲ、ＩＱを求めればよい。そしてそれらの距離
ＩＨ、ｌｖ、ＩＲ、１０は８角形画像のうちの、その背
景との境界の画素（以下エッジ画素と言う。）の個数か
ら求めることができる。以下に代表的例として・ＩＨと
ＩＲを求める例を述べる。

まずＩＨを求めるには第５図ａの如く８角形画素１０の
実線１０ａで示した上方の両斜辺とそれらを結ぶ水平辺
とを構成するエッジ画素列の個数を求めればよい。（も
ちろん実線１０ｂで示した下方の両斜辺とその間の水平
辺とを構成するエッジ画素列の個数を求めてもよい。）
これらの両斜辺と水平辺との画素を具体的に第５図ｂに
示す。左側及び右側斜辺を構成するエッジ画素列ｔ，、
らの各列の画素数にその列に応じた係数を掛けることに
より各斜辺の部分投影長１Ｈ，とＩＨ３が求まり、水平
辺を構成するエッジ画素列ｔ２の画素数に、同様の係数
を掛けることにより水平辺の部分投影長ＩＨ２が求まる
。

そしてこれらの１Ｈ，、ＩＨ２、ＩＨ３を加算してＩＨ
を求め得る。これらのことを行う装置のブロック図を第
６図で説明する。同図において、前述の第１図の装置に
より作成された８角形画像はメモリ３２に記憶される。
切り出し部３４はメモＩＪ３２から３×３の窓の画素情
報を切り出す。ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶素子３６ａ，３
６ｂ，３６ｃは夫々切り出し部３４から８周辺画素Ａ〜
日の情報を受ける。記憶素子３６ａは８角形画像の左上
斜辺のエッジ画素列らの検出する為に、第７図ａに示し
た３×３の窓の周辺パターンに対応するアドレスに１が
書き込まれ、それ以外のアドレスには０が書き込まれて
いる。同様に記憶素子３６ｂ，３６ｃは８角形画像の水
平辺のエッジ画素列ｔ２、右上斜辺のエッジ画素列ｔ３
を夫々検出する為に、第７図ｂ，ｃに示した３×３窓の
周辺パターン対応するアドレスに１が書き込まれ、それ
以外のアドレスには０が書き込まれている。選択器３７
は記憶素子３６ａ，３６ｂ，３６ｃのいずれが１つの出
力を変換部３８に伝える。変換部３８はＡＮＤゲート等
から構成され、切り出し部３４からの中央画素１の情報
と選択器３７からの出力とを入力とする。従って、選択
器が記憶素子３６ａを選択したとすると、切り出し部３
４が８角形画像の各画素を中央画素とする３×３の窓の
切り出しを行うと、素子３６ａは上述のエッジ画素列ち
の各画素を中央画素１とするときの周辺画素Ａ〜日が入
力されたときのみ論理１を出力する。こうして変換部３
８はエッジ画素列らの各画素が中央画素のときのみ論理
１の出力を発生する。この論理１の個数をカウンタ４０
で計数し、エッジ画素の個数を求めこの計数値に計算回
路４２で、或る係数を掛けて部分投影長ＩＨ，を得る。
次に選択器３７に記憶素子３６ｂを選択させて、同様に
して水平辺のエッジ画素列らの画素個数を計数し或る係
数を掛けて部分投影長ＩＨ２を得る。そして更に記憶素
子３６ｃを選択して、部分投影長ＩＨ３を得る。この３
つ部分投影長を加算して、所望の投影長ＩＨを得る。次
に投影長ＩＲを求める場合を説明する。

第８図に示す如く、水平辺のエッジ画素列Ｓ３と、右上
斜辺のエッジ画素列Ｓ２及び右垂直辺のエッジ画素列Ｓ
，の各々の列の画素数を求め、その各個数に夫々に応じ
た係数を掛けて部分投影長ＩＲ，、ＩＲ２、ＩＲ３を求
めて合計することによりＩＲを求める。従って第６図の
ブロック図で記憶素子３６ａに画素Ｓ，を検出する為に
、第９図ａの周辺パターンに対応するアドレスに１を書
き込み、それ以外のアドレスに０を書き込む。他の記憶
素子３６ｂ，３６ｃは前述と同じである。こうして選択
器３７によって、順次、記憶素子３６ａ，３６ｂ，３６
ｃを選択することにより画素列Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３を夫々
検出し、それぞれの列の画素数をカウンタ４０で計数し
、計算回路４２で夫々の列に応じた係数を各計数値に掛
ける。これによりＩＲ・、ＩＲ２、ＩＲ３の各々が求ま
り、これらを合計することによりＩＲを求める。尚、各
方向の投影長】日、ｌｖ、１０、ＩＲを同時に測定せん
とするときは第６図の装置を４個設ければよい。また各
投影長を連続的に求めるには、記憶素子３６の個数を８
角形の辺の数に等しくし、各投影長の測定に応じて必要
な記憶素子を選択器３７を選択する様にしてもよいし、
又は記憶素子の内容を書き変え可能として、各投影長の
測定に応じてその内容を書き変える様にすればよい。次
に、上述の係数の決定法について述べる。

粒子の外形即ちエッジは一般に曲線で構成されているが
、本発明ではそれを２値画像に変換しているので、その
外形は直線から構成されている。従って粒子の投影長を
求めるのに２値画像の投影長を単純に求めるのでは大き
な誤差を生ずることになる。そこで例えば２値画像が第
１０図ａの如く横に互に連なる画素からなる場合にはそ
のエッジは点線で示した如く各連なる画素の辺の中点を
結ぶ形状とする。従ってこの画像の鉛直方向の投影長は
１，＝ｎ．・ａ、斜め方向の投影長は１２＝ｎ．・ａ×
−方となる。に仇晒素の個数・ａ雌方形画素の一辺の長
さである。

また、２値画像が第１０図ｂの如く斜めに並ぶごときは
そのエッジは点線で示す如く各画素の辺の中点を結ぶ形
状となる。従ってこのときの垂直方向投影長１３＝ｎ２
・ａ・また斜め方向投影長１４＝冴肌２‐労２となる。
ここでりは画素数。以上の如く定めると前述の第５図ｂ
の投影長ＩＨはＩＨ（ｎ，十ｎ２十ｎ３）ａとなる。

ここでｎ・、仏、触は夫々エッジ画素列ｔ，、ら及びｔ
３の夫々の画素の個数であり、同様に第８図の投影長Ｉ
Ｒは狐）ＩＲ；（方ｎ４）十（灯ａｎ５‐労）十（方と
なる。ここでｎ４、広、ｎ６は夫々エッジ画素列ｓ，、
ｓ２、ｓ３の夫々の画素の個数である。本実施例では上
述の如く画素数に掛ける係数を定めたが、この係数の定
め方はこれに限るものではない。以上本発明によると極
めて簡単な構成により、任意の形状の２値画像をそれに
接した８角形画像に変換できる。更にこの８角形画像を
用いることにより前記任意の形状の２値画像の投影長を
容易に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２値画像形状変換装置の実施例のブロ
ック図、第２図は窓の切り出しを示す図、第３図は粒子
の原２値画像とそれを変換した８角形画像を示す図、第
４図は中央画素の論理を変換すべき場合の周辺画素のパ
ターンを示す図、第５図は８角形画素の対辺の間隔を求
める為のエッジ画素を示す図、第６図は本発明の投影長
測定装置の実施例のブロック図、第７図は第４図と同様
の図、第８図、第９図は夫々第５図及び第７図と同様の
図、第１０図は、２値画像の投影長の決定の仕方を示す
図である。 〔主要部分の符号の説明〕、２，３２・・・・・・画像
メモリ、４，３４……切り出し部、６，３６ａ，３６ｂ
，３６ｃ・・・・・・記憶素子、８，３８・・・・・・
変換部、９ａ……カゥンタ、９ｂ……メモリ、９ｃ…．
．．比較器、３７・・・・・・選択器、４０……カウン
夕、４２・・・・・・計算回路。 汁２図 オ「図 オ３図 磯４図 汁５図 汁６図 才７図 フ「８ 図 フ「ｑ図 オー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体の存在を表わす第１論理とその不存在を表わす
   第２論理からなる２値画像を記憶するメモリと、 上記
   メモリから３画素×３画素の合計９画素の情報を切り出
   す切り出し部と、 上記第１論理と第２論理とを夫々「
   １」と「０」で表わすと共に上記９画素の周囲８画素に
   ついて左上隅の画素から時計回りに順に各画素をＡ、Ｂ
   、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈと名付け、画素Ｈを最上位桁
   、画素Ａを最下位桁として周囲８画素の論理を、画素Ｈ
   、Ｇ、Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの順に並べた８桁２進数
   を８進数で表わしたときこの８進数が０１３ ２１３
   ３５４ ３７４ ３０２ ０５６ ２６３ ３６３ ２６０ ２７０ ３１６ ３１７ ０５４ ３４２ ０７３ ０７７ ２０６ ２４６ １７４ ３６６ ２４１ ２３２ ３６１ ３３３ １５０ １５２ ３０７ １５７ ０３２ ２５１ ０３７ ２７５ ２１２ ０５３ １７２ １７３ ０５２ ２５４ ３５１ ３５７ ２５０ ２６２ ２４７ ２６７ ２４２ ３１２ ２３６ ３３６ ２０７ ０３３ ３６２ ３７５ ０１７ １５４ ３１３ ３６７ ０３６ ２６１ ０５７ ３３７ ０７４ ３０６ ２７４ １７７ １７０ ３７０ ３３２ ３６０ ３４３ １５３ ３４１ ２１７ ２５５ ３０３ ０７６ ２６６ ２１６ ２７１ ３７１ ０７２ ３４６ ３４７ ３５０ ２３３ ２３７ ２４３ １５６ １７６ のいずれかに該当し、かつこのときの上記９画素の中央
   画素が論理「０」であれば、この中央画素を論理「１」
   に変換する変換手段とを具備し、 上記変換手段の２値
   画像出力について上記切り出し操作及び変換操作を繰り
   返し行うことにより物体の２値画像をそれに外接し、対
   辺が平行な８角形画像に変換することを特徴とする２値
   画像形状変換装置。