JPS61260370A - デイジタル画像処理方法及び装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は２値画像図形の重心を高速に算出することがで
きるようにした、ディジタル画像処理方法及び装置に関
する。

（従来の技術） ディジタル画像処理装置は、画像情報をＡ／Ｄ変ＩＩＩ
を用いてディジタルデータに変換し、変換されたディジ
タルデータに種々の演算処理を施して、ＣＲＴ乃至はプ
リンタ等の出力装置に出力するものである。ところで、
このようなディジタル画像処理装置を用いて、２値画像
図形の幾何学的特徴を表現するために、従来、種々の方
法が提案されている。

例えば、重心座標を算出する方法はその方法の一つであ
り、比較的ｌ！ｉ１１に２値画像図形の特徴を表現でき
る。画像ＩＰ内の対象図形ＩＲの重心Ｇ（ｘ、ｙ）は、
対象図形ＩＲの面積をＡとすると次式で定義される。

Ｘ−＜１／Ａ＞　−ΣΣｆ　　（ｘ、ｙ）ｘ　　（１）
×ソ ｙ−（１／Ａ＞　　・　ΣΣｆ　　（ｘ、　　ｙ）ｙ　
　　（２）×ン Ａ−ΣΣｆ　　（ｘ、　　ｙ＞　　　　　　　　　　　
　　　（３）Ｘン 但し、関数ｆ　　（ｘ、ｙ）は、対象図形ＩＲの内部で
は１．それ以外ではＯをとるものとする。

第７図は、従来の重心座標の算出方法を説明するための
図である。図において、ＩＰは全体画像、ＩＲは対象２
値画像図形、■Ｓは対１２値画像図形＋Ｒに外接する外
接長方形で、外接長方形の大きさはＸ方向Ｍ画素、ｙ方
向Ｎ画素の大きさである。Ｇは対象２値画像図形［Ｒの
重心、関数〔（ｘ、ｙ＞はＩＲの内部で１、それ以外は
Ｏをとる。今、第８図に示すように外接長方形ＩＳの内
部画素ｆｉｊ（１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｊ≦Ｍ）について、ｒ
ｔｔを始点、ｒＮ−を終点として、第９図に示す方向及
び順序で走査し、１画素ずつ１か０かを調べながら（１
）〜（３）式より に基いてその都ｒ！１１画素単位で君１算を行う。第１
０図は上述した重心座標ｎ出方法を示すフローチャート
である。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、従来の重心算出方法は、第９図に示す
ように走査しながら、対象２値画像図形ＩＲを囲む外接
長方形ＩＳ内の画素を１１ｉ！ｉ素単位で処理していく
ため時間がかかり、重心座標弾出処理を高速に行うこと
ができなかった。このような欠点は、対象図形が大きく
なればなるほど、助長される。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、対象２１ｉｌ！画一図形の重心座標を高速
で算出することができるディジタル画像処理方法及び装
置を実現することにある。

く問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する第１の発明は、外接長方形に
内包された対象２１ｉ１１ｉ１ｉ１１１図形の重心を求
めるに際し、 （イ）外接長方形を複数個の画素マトリクスを単位とし
たブロックに分割し、Ｘ方向及びＹ方向の最大ブロック
分割数１．ｎを求め、（０）前記各ブロックの第１行第
１列の画素を原点としてＸ、Ｙ各方向に相対座標を定義
し、（ハ）これら相対座標値と、ブロック分割数−。

ｎ及びブロック内の黒画素の個数に基いて所定の演算処
理を行う ことにより、対象２値画像図形の重心を求めるようにし
たことを特徴とするものであり、第２の発明は、上位計
算機等からのコマンドを入力、解読し或いは上位計＊ｍ
等へ処理結果を出力する入出力制御部と、２値画像図形
のデータを格納するメモリであってピットアクセスが可
能な画像メモリ部と、複数個の内部レジスタを有し各内
部レジスタ間で数値演算及び論理演算を行うレジスタｎ
筒部と、前記１１ｉｌＩＩメモリ部から読み出されたｊ
ｉ像データに対して複数個の画素マトリクスを単位とし
た２次元演算を行うデータ変換部と、前記した各構成要
素全体の制御を行うと共に所定の式により重心座標算出
のアルゴリズムを実行するマイクロプログラム制御部と
により構成されてなることを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は、本発明方法の一実施例を示すフローチャート
である。図に示すフローチャートに沿って本発明方法を
説明する。

先ず、第７図について説明したと同様の操作により、対
象２値画像図形ＩＲに外接する外接長方形ＩＳを求める
。外接長方形Ｉｓが求まったら外接長方形を複数個の画
素マトリクス（例えば３×３）を単位としたマトリクス
に分割する。次にこのブロックで分割された外接長方形
ＩＢ内のＸ方向及びＹ方向の最大ブロック分割数−１ｎ
を求める。　前述したように、各ブロックは複数個の画
素マトリクスより構成されているが、これら各ブロック
に対して第３図に示すように第１行第１列目の画素を原
点（０，０＞とした相対座標を定義する。相対座標が定
義されたら、これら相対座標値と、ブロック分割数−１
０及びブロック内の黒画素の個数に基いて所定の演算処
理〈詳糀後述）を行う。この演算処理を各ブロックごと
に行う。

各ブロックの走査方向は、第４図に示す通りである。本
発明によれば、演算処理を各画素ごとに行うのではなく
、ブロック単位で行うので、対象２値画像図形の重心座
標の算出の高速化が可能になる。

第５図は、本発明装置の一実施例を示す構成ブロック図
である。図において、１は上位計算機等からのコマンド
を入力、解読し或いは上位計算機へ処理結果を出力する
入出力制御部、２は２１ｉａ画像図形のデータを格納す
るメモリであってビットアクセスが可能な画像メモリ部
、３は複数個の内部レジスタを有し、各内部レジスタ間
で数値演算及び論理演算を行うレジスタ演算部である。

４は前記ｌＩｉ像メモリ部２から読み出された画像デー
タに対して複数個の画素マトリクスを単位とした２次元
演算を行うデータ変換部、５は前記した各構成要素全体
の制御を行うと共に所定の式により重心塵ｆａｌｌ出の
アルゴリズムを実行するマイクロプログラムＩＩＩ制御
部である。ＳＢは、入出力制御部１を介して外部装置Ｆ
（例えば上位計算ＩＩ）と接続されるシステムバス、Ｉ
Ｂは装置内の各構成要素を相互接続する内部バスである
。

入出力１．制御部１は、レジスタ１１及びバス制御部１
２より構成されており、ｉ！ｉ像メモリ１２はビットア
クセスが可能な画像メモリ２１を中心に構成されている
。即ち、画像メモリ２１は１画素に対して１アドレスが
割付けられている。レジスタ演算部３はレジスタ・アン
ド・アリスメテイツク・ロジカル・ユニット（以下ＲＡ
ｔｌｌと略す）を中心に構成されている。ＲＡＬＵは複
数個の内部レジスタより構成されるレジスタ群を有し、
内部レジスタ藺で、例えば加減算、ｔａ理積（アンド）
、論理和（オア）及び論理シフト演算等の論理算術演尊
を行うことができるようになっている。更にＲＡＬＵで
の演算結果による各種スティタスは、マイクロプログラ
ム制御部５内のマルチプレクサく後述）への入力となっ
ている。

データ変換部４は、２次元変換回路４１及びルックアッ
プテーブル（ＬＩＪＴ）４２〜４４より構成されている
。２次元変換回路４１は、例えば３×３画素の情報を９
ピツトの信号列に変換するもので、例えば３×３画素マ
トリクスの１行目、２行目、３行目に対応した３つのレ
ジスタＲ＋、Ｒ２、Ｒ３よりなる。し１ＪＴ４２〜４４
は、２次元変換回路４１からの９ビツトのアドレス情報
に応じて、複数ピットよりなる０″又は°゛１°゛の信
号を出力する。ＬＵＴ４２〜４４にはそれぞれ別々のパ
ターン情報が格納されており、入力信号に応じた信号を
出力するようになっている。このようなしくＪＴとして
は、例えばＲＯＭやＲＡＭが用いられる。

マイクロプログラム制御部５は、マルチプレクサ５１．
アドレスシーケンサ５２．マイクロプログラムメモリ５
３及びバイブラインレジスタ５４とから構成されている
。バイブラインレジスタ５４は、マイクロプログラムメ
モリ５３の出力を保持し、入出力υ制御部１２画像メモ
リ部２．レジスタ演算部３．データ変換部４の各部分へ
マイクロ命令を供給する。マイクロプログラムでの条件
分岐は、マルチプレクサ５１でレジスタ演算部３からの
各種スティタスを含む入力のうちの１つを選択し、アド
レスシーケンサ５２で判定することにより行われる。こ
のように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通
りである。

ここでは、対象図形として第７図に示すような２値画像
図形ｒＲを汲い、その重心座標Ｇ（７゜ｙ）を算出する
場合を例にとって説明する。尚、重心座標算出処理に先
立って、対象図形ＩＲの外接長方形ＩＳの頂点を形成す
るＸＪ！ＩＸ＋　、ＸＭ及びＹ座１１１ｙ＋、ＹＮの値
は既知であり、入出力制御部１内のレジスタ１１に予め
格納されているものとする。

先ず、重心座標の算出原理について説明する。

本発明装置は、第２図に示すように与えられたＭ×Ｎ画
素の外接長方形Ｉｓを３×３画素を１単位とした複数の
ブロックＦｔｊ（ｏ≦１≦−１０≦ｊ≦ｎ：ｌ、ｎにつ
いては後述）に分割し、Ｆｌｌを走査開始ブロック、Ｆ
Ｏ■を走査終了ブロックとし、Ｆｌ、から第４図に示す
順序で順次走査しながら、その都ＩＬＵＴを用いた２次
元演算及びＲＡＬＩＪを用いた論理算術演算を行い、そ
の累積値として重心座標を算出するものである。

第２図に示すブロック分割において、Ｘ座標方向のブロ
ック分割数−及びＹ座標方向のブロック分割数ｎは、そ
れぞれ次式で与えられる。

曽　−！：　　（ＸＭ　　　ＸＩ　　）／３〕　＝、１
　　　　　　（７）ｎ＝Ｅ（ｙｎ　　　Ｖ＋）／３３　
工１　　　　　＜８）ここで、記号［］はガウス記号で
、例えばＥＫＥはＫを越えない！Ｉａ値を表わす。

更に、ブロックＦｉｊ内の画素を第３図のように表わし
、Ｆ　！ｊｓを相対原点（０，Ｏ）とし、座標値０．−
！−１．＋２をそれぞれ有する相対Ｘ！！樟。

相対Ｙ座標を考える。ここで第３図に示す画素Ｆｉｊｋ
（ｏ≦に≦８）は１又はＯの値をとる。以上のように決
めることにより、重心座標Ｇ（ｘ、ｙ）は、次式で求め
ることができる。

ｘ−４（１／Ａ）・ΣΣ（ｂｘｉｊ ｉ’ｌｌ　ｊｉｌｌ ”’３　（ａｉｊ”ｊ　−ａｉｊ）　）　〕＋Ｘ＋　　
　（９）上３　（ａｉｊ−ｉ　−ａｉｊ）　）　］　＋
Ｖ＋　　　＜１０）ここで、 ａｉｊ−ΣＦ　ｉｊｋ　　　　　　　　　　　　　（１
２）ｍ６ ｂ　　ｘｉｊ−Ｆｉｊｌ　　＋Ｆｉｊ４　　＋Ｆｉｊｔ
−’　２　（Ｆ　ｉｊｏ　＋　Ｆ　ｉｊｘ　＋　Ｆ　ｉ
ｊａ　）ｂ　　Ｖ　！Ｊ−Ｆ　！Ｊ３＋　Ｆ　！ｊａ　
＋　Ｆ　ＩＪｓ−’２　　（Ｆｉｊｏ　＋Ｆｉｊ、　　
＋Ｆｉｊｚ　　）（１２）式で表わされたａｉｊは、ブ
ロック内の黒画素（−１）の個数、（１３）、　　（１
４）式で表わされりｂ　ｘｉｊ、　ｂ　ｙｉｊＬｔソｔ
ｔツレＸ、　ＹＩＡ標値（０゜１．２）を重みとするＸ
方向、Ｙ方向の加重総和値を示す。

ａｉｊ、　ｂ　Ｘｉｊ、　ｂ　ｙｆｊは何れも０から９
までの整数値をとり、これらの値は何れもＬ（ＪＴ４２
〜４４を用いて入出力変換を行うことにより実現される
。このため、画素Ｆ　ＩＪｓからＦ　ｆｊｏまでの９画
素をアドレス情報として入力し、この入力に対する計算
値を予め各ＬＵＴ４２〜４４に格納しておく必要がある
。そして、これらＬＵＴ４２〜４４にはそれぞれａｉｊ
、　ｂ　ｘｉｊ、　ｂ　ｙｉｊに対応する値が格納され
ているものとする。

次に、第５図に示す本発明Ｓ！置の動作を、第６図に示
すフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）上位の計算機等から入出力制御部１に対してスタ
ート起動をかける。

（ロ）スタート起動が係ると、マイクロプログラムｆｉ
ｌ＋御部５は、予め入出力制御部１内のレジスタ１１に
セットされているパラメータＸＩ　、ＸＭ、’／ｌ　、
Ｖｈを内部バス１Ｂを経由して、レジスタ演算部３内の
レジスタ群に格納する。

（ハ）レジスタ演算部３はこれらのデータを基に（７）
式、（８）式をそれぞれ求め、レジスター、ｎに格納す
る。

（ニ）このレジスタ群内にＡ、　ｂ　ｘ、　ｂ　ｙ、　
ｕ　。

ｖ、ｔ、ｊ、ａｉｊ、ｂｘｉｊ、ｂｙｉｊ、ｐｉｊ。

ｈ　ｉｊ、Ｘ、ｙ、ｘ、ｙなる名称のレジスタを更に定
義する。

（ホ）レジスタＡ、ｂｘ、ｂｙ、ｕ、ｖをりＩＪ７する
。

くへ）レジスタｉ、ｊにそれぞれ１をセットする。

（ト）画像メモリ２１内に配置されるｓｘｎ個のブロッ
クＦｉｊについて、先ず、Ｆｌｌを走査開始ブロックと
して、ｊ−ｍとなるまで走査し、その都度ブロックＦｉ
ｊにおける２次元演算値ａｉｊ、　ｂ　ｘｉｊ、　ｂ　
ｙｉｊヲＬＵＴ４２〜４４より求め、レジスタ群内レジ
スタａｉ、ｉ、　ｂ　ｘｉｊ、　ｂ　ｙｉｊにそれぞれ
格納する。

（チ）又、各ブロック走査ごとにレジスタ演算部３は、
レジスタａｉｊ、ｊ、ｉの値を基に、ｇ　ｉｊ　−ａ　
１ｊｘｊ　、　ｈ　ｉｊ　−ａ　ｉｊｘ　ｉを計算し、
レジスタｇ　ｉｊ、　ｈ　ｉｊにそれぞれ格納する。

ｏ　ｔｊ及びｈｉ、ｉの計算はａｉｊが。≦ａｉｊ≦９
を満たす整数値であるため、単純には例えばレジスタｊ
或いはレジスタｉの値をａｉｊ回加算することによって
、求めることができる、 （す）同時にレジスタ間で、Ａ＋ａｉｊ、　ｂ　ｘ＋ｂ
ｘｌＪ、　ｂ　ｙ＋ｂ　ｙｉｊ、　ｕ　＋ｇ　ｉｊ、　
ｖ　＋ｈ　ｉｊなる加算を行い、それぞれレジスタＡ、
ｂｘ、ｂ　ｙ、ｕ　、ｖに格納する。

（ヌＮ−ｍとなった時点で、レジスタｉの値を＋１だけ
インフリメントし、工程（ト）。

（チ）、（す）をｉ−ｎとなるまで繰り返す。

（ル）ｉ−ｎとなった時点で、３Ｘ　（ｕ　−Ａ＞　。

３ｘ　（ｕ−Ａ＞を求め、それぞれレジスタｕ、ｖに格
納する。更に、ｕ　＋ｂ　Ｘ、　ｖ　＋ｂｙを求め、そ
れぞれレジスタＵ、Ｖに格納する。

（オ）更に、ｕ　／Ａ、　ｖ　／Ａを求め、それぞれレ
ジスタｘ、ｙに格納する。尚、Ｌｌ　／Ａ、　Ｖ／Ａの
除算は、例えば引きはなし法を用いて加減算とシフト演
算のみで求めることができる。除算結果は整数となるよ
うに小数点以下は四捨五入する。

（ワ）Ｘ＋Ｘ、、　ｙ＋Ｖ＋を求め、それぞれレジスタ
ｘ、ｙに格納する。

（力）レジスタｘ、ｙの値を入出力ＩＩＩ　御部１内の
レジスタ１１に格納し、上位の計算機等に処理結果を知
らせる。

上述の説明においては、乗算機能をソフトウェアで行っ
た場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではな
い。乗算機能を高速に実行するための専用のハードウェ
ア（乗算器）を備えてもよい。乗算器を用いると、重心
座標算出処理の際に必要とされる乗算演算を高速に行う
ことができる。

又、上述の説明においては、ブロックの大きさとして３
Ｘ３ｉｉ素マトリクスの場合を例にとったが、本発明は
これに限るものではなく、任意の大きさのものを用いる
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、対象とす
る２値画像図形を囲む外接長方形領域を３Ｘ３画素マト
リクスを１単位とした複数のブロックに分割し、各ブロ
ックごとに相対原点及び座標値０．１．２をそれぞれ有
する相対Ｘ座標及び相対Ｙ座標を定義し、ブロック内の
各画素のＸ。

Ｙ座標をそれらによって表現しているので、各ブロック
の２次元演算処理を均一に提うことができる。又、各ブ
ロックの２次元演算は、ブロックを構成する９画素をア
ドレス情報として、予めパターン情報が格納されている
ＬＵＴの内容を読み出すことによって、高速に行うこと
ができ、その結果として、重心座標の算出処理をより高
速に実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示すフローチャート、
第２図はブロック分割例を示す図、第３図は各ブロック
の相対座標の説明図、第４図はブロックの走査方向を示
す図、第５図は本発明Ｖ＆誼の一実施例を示す構成ブロ
ック図、第６図はその動作を示すフローチャート、第７
図は対象図形ＩＲを示す図、第８図は外接長方形内の画
素を示す図、第９図は画素ごとの演算の走査方向を示す
図、第１０図は従来方法による重心座標算出処理を示す
フローチャートである。 １・・・入出力制御部　　　２・・・画像メモリ部３・
・・レジスタ演算部　　４・・・データ変換部５・・・
マイクロプログラム制御部 ＳＢ・・・システムバス　　ｒＢ・・・内部バス第１図 賛２図 蕉６図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外接長方形に内包された対象２値画像図形の重心
   を求めるに際し、 （イ）外接長方形を複数個の画素マトリクスを単位とし
   たブロックに分割し、Ｘ方向 及びＹ方向の最大ブロック分割数ｍ、ｎ を求め、 （ロ）前記各ブロックの第１行第１列の画素を原点とし
   てＸ、Ｙ各方向に相対座標を 定義し、 （ハ）これら相対座標値と、ブロック分割数ｍ、ｎ及び
   ブロック内の黒画素の個数に 基いて所定の演算処理を行う ことにより、対象２値画像図形の重心を求めるようにし
   たことを特徴とするディジタル画像処理方法。
2. （２）上位計算機等からのコマンドを入力、解読し或い
   は上位計算機等へ処理結果を出力する入出力制御部と、
   ２値画像図形のデータを格納するメモリであってビット
   アクセスが可能な画像メモリ部と、複数個の内部レジス
   タを有し各内部レジスタ間で数値演算及び論理演算を行
   うレジスタ演算部と、前記画像メモリ部から読み出され
   た画像データに対して複数個の画素マトリクスを単位と
   した２次元演算を行うデータ変換部と、前記した各構成
   要素全体の制御を行うと共に所定の式により重心座標算
   出のアルゴリズムを実行するマイクロプログラム制御部
   とにより構成されてなるディジタル画像処理装置。