JPS62269282A - 画像輪郭線抽出法 - 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 本発明はスキャナ、テレビカメラ等により得られた濃淡
画像の着目領域の輪郭線を人間とコノピユータとの簡単
な対話により、速く正確に抽出する方法に関する。 発明の背景 濃淡画像の領域切り抜き方法には従来、印画紙の着目領
域をその輪郭に沿ってなぞり、ナイフによってマスク版
を切り取る方法がある。０れには、多大の熟練を必要と
し、処理に多くの人手と時間を要する欠点がある。 上記の他にはディジタル電子技術を利用して、画像の着
目領域の輪郭を抽出するものがある。その第一の方法は
、コンピュータとテレビモニタ、画像メモリ等を利用し
て、画像メモリ上に取り込んだ画像をテレビモニタに表
示して、トラックボール、マウス等を利用して、テレビ
モニタ上の画像の着目領域の輪郭をなぞり、又は、輪郭
上の離れた点を順次指定して、直線補間法、円弧補間法
等により、着目領域の輪郭線を形成する方法である。こ
の方法も多くの熟練を要し、それでもなおかつ、正確な
輪郭線が得にくい欠点がある。第二の方法は着目領域と
その背景の画像濃淡レベル差、又は、色彩差を利用して
、該着目領域の輪郭を取り出す方法である。この方法は
着目領域の画像濃淡レベル又は色彩がその背景のそれら
と明確に違う場合以外は着目領域の輪郭を抽出すること
が難しい。第三の方法は、第一と第二の方法を組み合わ
せた方法である。テレビモニタ上に表示した画像の着目
領域の輪郭付近を、マウス等を使用して、輪郭に沿って
なぞり、その近傍での画像濃淡レベル差又は色彩差を利
用して、該着目領域の輪郭を取り出す方法である。この
方法にも、第二の方法と同じ欠点がある。 発明の目的 本発明は、上記従来法の欠点を解消するもので、画像の
着目領域の輪郭線抽出において、作業者の熟練を必要と
しない、また、迅速かつ正確な方法を提供することを目
的とする。 発明の要点 本発明の要点は、画像配列上の着目領域の大まかな輪郭
を、コンピュータとの対話により一点一点指定し、その
指定点を順次繰り返し連結して、該領域の正確な輪郭線
を抽出するにあたり、それぞれの連結すべき２指定点を
始点と終点とし、始点を起点として隣接点く隣の画素又
は辺）へ順次接続し、同時に複数の経路を追跡し、それ
ぞれの途中点への接続において、複数の隣接低接続点の
うちどの点を該途中点へ接続するのが最も適当かを、接
続経路上の画像濃度変化率の和、その平均値、接続線の
曲率等のうち、１つ又は２つ以上を評価して決め、結果
として、上記２指定点間の輪郭線を抽出する点にある。 発明の実施例 本発明の原理について、第１図から第１２図を参照しな
がら説明する。特許請求の範囲のところで、点とは画素
又は辺であると定義したが、本実施例の説明では、画素
の場合を例として説明する。対象とする原画像を第１図
に示す。画＠１は各々の画素がレベルのある濃度を持つ
２次元の濃淡画像配列であり、画像２（着目領域）と背
景画像３からなっている。画像１において、画像２の正
確な輪郭線を抽出することを考える。第２図は所望の輪
郭線４である。第３図は人間とコンピュータとの対話に
より画像２の輪郭上と考えられるところに点列（Ｐ＋、
Ｐ２、・・・、Ｐ３、・・）を一つ一つ順次与えながら
、本発明の方法を繰り返し適用して、輪郭線５（Ｐｌ〜
Ｐ２、Ｐ２〜Ｐ８、・・、Ｐｗ−＋”Ｐｋ）を抽出した
ことを示す図である。抽出された輪郭線は鎖線で示され
ている。点Ｐ　ｋ＋１は次ぎに与えるべき点である。こ
れらの点の指定方法は、マウス等で指定した点そのもの
で、又は、その点の近傍で局所画像濃度変化率の計算を
行い、最も該変化率が大きい点を輪郭上の点とする等の
修正処理をして、指定してもよい。 次ぎに、画像配列（例えば画像１）上の２点の連結方法
を、第３図を例に、始点をＰｋ終点をＰｋ＋１として説
明する。 第４図で示されるように、始点Ｐｋと終点Ｐｋ＋１の相
対的位置関係により角度Ｏを定め、θの角度０°〜３６
０°を第５図の（ａ）の（１）〜（８）で示すように４
５°ずつ８つに分けて、処理することにする。−万、画
像配列上にある１点（着目点）から直接連結できろ単位
連結方向は第６図に示すように、Ｏ〜７の８方向がある
が、該角度Ｏに従って、第５図の（ｂ）の（１）〜（８
）で示すような単位連結方向だけを使用することにする
。 一方、画像配列上の２点ＰｋとＰ　ｋ＋＋を、本発明の
方法により連結するためには、第３図で示すような画像
配列全体が必要ではなく、点Ｐｋと点Ｐｋ＋１を含む一
定の小領域、例えば、第７図に示すような長方形ＡＢＣ
Ｄの内部のデータがあれば十分である。該小領域は必ず
しも長方形である必要はなく、他の形でもよい。 第８図は画像配列上の２点ＰｋとＰ　ｋ＋＋を連結する
方法を流れ図で示したものである。第８図の各ボックス
８０１〜８１０について、それぞれ、以下の［８０１］
〜［８１０］で説明する。 ［８０１］　　点Ｐｋに続けて点Ｐｋ＋１を入力し・点
Ｐｋを始点、点Ｐ　ｋ＋１を終点として、その相対的位
置関係を表す角度θ（第４図参照）に従って、第５図の
（１）〜（８）の場合分けをする。 ［８０２］　　点Ｐｋと点Ｐ　ｋ＋１を含んだ輪郭線抽
出処理範囲を示す小領域を決定する。

【８０３】　該小領域を含む長方形ＡＢＱＩ）を任意に
定め、その長方形の内部を配列［αＩＪコ（ｉ＝１．２
、・・・、ｍＳ　ｊ＝１．２、・・・、ｎ）とし、始点
Ｐｋと終点Ｐｋ＋１の座標を定め、それぞれ座標（ｍ、
、ｎ、）及び（ｍ　ｅ、ｎｅ）とする。 ［８０４］　　前記（１）〜（８）の場合を全て共通に
扱うために、それぞれの場合によって、第５図の（ｄ）
の（１）〜（８）に記しであるように該長方形内のデー
タを反転させて、前記（１）〜（８）の場合全てが（１
）の場合と同じに扱えるようにする。結果として得られ
た配列を［βｉｊ］（Ｉ＝１．２、・・・、ｍ’、ｊ＝
ｌ、２、・・・、ｎ’　　）とする。始点を（ｎ′８、
ｎ′、）、終点を（ｍ’　６．　ｒ１’　、　）とする
。配列［βｉｊ］に対応させて配列［ｂ＋＋］、［Ｃ＋
ｊ］、［ｄｚ］を設定し、それらをクリアする。 ［８０５］　　始点（ｍ’　８％　ｎ’　ｓ　）を既到
達点としてマークする。 ［８０６］　　　ｉ　−＝＋ｎ’　ｓ　トス７＋。 ［ｇ　ｏ　７］　　配列〔β１．］のカラムｌに対して
局所輪郭を強調する処理（例えば、式（１）で示される
処理）を施し、その結果を配列ＵａＩＪ］のカラムｉに
入れる。 ａ；　３＝ｍａｘ（ｌｘｌ、Ｉｙｌ）　　　　　　　　
　（１）たｔごし、 Ｘ　：β、＋、＋ｊ−’　＋２βｉ十ｌ、ｊ＋βｉ＋ｌ
、ｊ−１−（β　ｉｌ、ｊｌ＋２βｉ−１，ｊ＋β＋−
１，１＋＋）ｙ＝βｉ−１、ｊ＋１　＋　２βｉ、ｊ＋
１＋βｉ　＋　１　＋　４　＋　１−（β　ｉ−１，ｊ
−１＋２βｉ、ｊ　　ｌ＋β幕＋１１１１）［８０８］
　　ｊ＝１．２．＝、ｎ’について以下の（１）〜（３
）の処理を行う。 （１）　点（ｉ、ｊ）へ連結可能な４つの観点（第９図
参照）　：　（ｉ、　　ｊ−１）、　　（ｉ−１，ｊ　
−１）、（ｉ　　１．ｊ）、（ｉ　　１．ｊ＋１）のど
れを連結するのが式（２）の値を最も大きくするかを調
べる。ただし、該観点のうち、既到達点ｔごげについて
調べろ。その結果、最大値を与える観点を（ｉｏ、ｊｏ
）とする。点（ｉ、ｊ）を既到達点としてマークする。 （ｂｐ＝　ｑ＋ａ；、４）／（Ｃｐ、ｑ＋１）　　　　
（２）ただしく　ｐ、　ｑ　）は（ｉ、　　ｊ−１）、
　　（ｉ−１゜ｊ−１）、　　（ｉ−１，ｊ）、又は、
（ｉ−１，ｊ＋１）である。 （２）　以下の式（３）〜（５）の演算を行う。 ｂ　　　、、　　ｊ　ｗｂ　　：ｏ、　　３ａ＋　ａ　
、　ｊ　　　　　　　　　　　　　　　　（ｓ　　）Ｃ
ｉ、　」−Ｑ　＋０．４ｏ＋１　　　　　　　　　　（
４）ｄｌ、ｊ　←ｄ　＋ｏ、３ｏＩＣＯＤＥ（θ、　　
　　（５）（ｉｏ、ｊｏ）、（ｉ、ｊ）） ｊこだし、「＝」は右辺の値を左辺の変数に入れると言
うことである。又、Ｃ０ＤＥ（θ＋（ｉｏ。 ｊｏ）、（ｉ、ｊ　））は、点（ｉｏ、ｊｏ）から点（
１、Ｊ）への単位連結方向が第５図の（１）の（ｂ）即
ち第１０図の（Ｃ）で示される０〜３のコードを、θに
従って、第５図の（ｅ）の（１）〜（８）の変換表を使
って変換して得たＯ〜７のコードである。ｒｆｆＪは「
■」の右側にあるコードをｒｌｌＪの左側のコード列の
最後に付加するということである。従って、式（５）は
１ｌｉ（１，ｊＯで表されるコード列にＣ０ＤＥ（θ、
（ｉｏ、ｊｏ）、（ｉ、ｊ））で表されろコードを付加
して、変数ｄｉ、ｊの中に入れるということである。 （３）　点（ｉ、ｊ）が終点（ｍ’。＋ｎ’ｅ）であれ
ば、［８１０１へ行く。

【８０９］　　Ｉ←１＋１を行って、【８ｏ７】へ行く
。 ［８１０１ｄ□ｅ＋ｎ’ｅが求めるコード列である。 点Ｐｋを起点としてｄ　ｍ’ｅ、ｎ’。のコード列に従
って線を描くと、その線が求める輪郭線Ｐｋ〜Ｐ　ｋ＋
ｔである。第８図の説明終わり。 上記第８図の説明中、ｂｔ、、は始点から点（ｉ。 Ｊ）までの抽出経路上の画像濃度変化率の和であり、ｃ
ｉ、ｊはその経路の長さであり、ｄｌ＋Ｊはその経路を
始点を起点として描くための方向コード列である。 第８図の処理方法は、線順序処理であるので、配列口ｂ
ｉ、］、［Ｃｉ、］、Ｃｔｌ　；　３　］のメモリが全
て一度に必要であるわけではない。それらの配列で、一
度に必要なのは、カラム１−１とカラムｉのデータだけ
である。 画像によっては処理を簡単（処理速度が高まる）にして
も、所望の輪郭線を得ることができる場合とか、処理を
少し複雑（処理速度が低くなる）にしても、より複雑な
画像輪郭を扱う必要がある場合がある。第５図の（ｂ）
の（１）〜（８）で示したものは、４つの単位連結方向
のものであるが、第１Ｏ図で示したように単位連結方向
の数を２〜５に変えることができる。第１０図の（ａ）
または（ｂ）を使用する場合は処理速度を高める効果が
あり、（ｄ）を使用する場合はより複雑な画像輪郭を扱
える利点がある。 その理由は以下の通りである。 単位連結方向の数が２の場合、第１０図の（ａ）を使用
するが、式（２）の（ｃ、、ｑ＋１）での除算が不要に
なる。又、第１０図の（ｂ）を使用する場合、それを４
５°ずつ回転したものは第１１図の（１）〜（８）にな
るが、（２）、（４）、（６）と（８）の場合は式（２
）の（ｃｐ、ｑ＋１）の除算が不要になる。以上の場合
での除算が不要になる理由は、処理途中での全ての輪郭
線候補（Ｐｋ〜１）ｌ１点１》ｌは処理範囲内の任意の
点）の経路の長さは同じになるからである。つまり、始
点Ｐｋから途中Ｐｌまでの連結線の長さはどの経路を通
っても同じであるからである。上記除算が不要になると
処理速度が増す。又、視点の候補数が少なくなれば、当
然処理速度は高まる。 第１０図の（ｄ）を使用する場合は、処理が少し複雑に
なる。つまり、方向Ｏと方向４は全く逆方向であるので
、第８図のボックス８０８の処理において、式（２）に
類する処理が２度必要になる。しかし、より複雑な画゛
像輪郭を扱うことができる。 画像輪郭線抽出では、多くの場合滑らかな輪郭線が必要
である。第８図のボックス８０８において、式（２）に
よる視点（ｉｏ、ｊｏ）を決定するとき、輪郭線の曲率
に制限をもたせると、より滑らかな輪郭線を得ることが
できろ。例えば、輪郭線上の１点における輪郭線方向の
変化は、４５０以内とする等である。 第１２図は本発明の実施例の構成を示すものである。写
真等の対象画像１２１は、カメラ１２２及び入力装置１
２３を経て、中央処理装置１２４にディジタル化された
２次元濃淡画像として記憶される。該画像は出力装置１
２５を通ってディスプレーモニタ１２６により表示され
る。操作者はマウス等の座標入力装置１２９を使用して
、ディスプレーモニタ１２６に表示された画像の着目領
域の輪郭上にあるとみなされる点を、第３図に示すよう
に一点一点（ＰＩＮＰｋ＋１）指定する。最初は、２点
を指定する。そのようにして指定された点は順次、中央
処理装置１２４に入力され、そこで正確な輪郭上の点に
修正される。中央処理装置１２４は、その最後に指定、
修正された２点（第３図では点Ｐｉ＋と点Ｐｋ＋＋）に
従って、第８図の処理を行い、該２点間の正確な輪郭線
を抽出し、中央処理装置１２４に蓄え、それをディスプ
レーモニタ１２６に表示する。上記輪郭上の点の指定と
、それぞれの２指定点間の輪郭線の抽出、その記憶と表
示を繰り返して、最終的に着目領域全体の輪郭線を得る
。原画像及び上記の方法で得られた輪郭線の画像等は、
ディスプレーモニタ１２４に表示できると共に補助記憶
装置１２８に保存できる。１２７はキーボード等の操作
装置である。 発明の効果 本発明によれば、写真画像等の着目領域の輪郭線の抽出
が、未熟練者でも容易に、正確に、６第１図は輪郭線抽
出を行う対象画像である。 第２図は所望の輪郭線である。第３図は輪郭上の点の指
定の方法と輪郭線の抽出過程を示した図である。第４図
は指定された輪郭線上の２点間の相対的位置関係を角度
によって示した図である。第５図は該角度による処理を
場合分けした図である。 第６図は８単位連結方向を示した図である。第７図は２
点間の連結における輪郭線の抽出処理範囲を例示した図
である。第８図は輪郭線抽出処理の流れ図である。第９
図は着目点とその視点の関係を示した図である。第１０
図は処理に使用する単位連結方向の数を示した図である
。第１１図は３単位連結方向を使用する場合の８種類の
連結処理可能方向を示した図である。第１２図は本発明
の実施例の構成を示した図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 濃淡画像配列上の着目領域の輪郭上又は輪郭付近に指定
   された離れた２点（点とは画素追跡の場合は画素、辺追
   跡の場合は画素と画素の間の辺である）を該輪郭に沿っ
   て連結することにより該領域の上記２指定点間の正確な
   輪郭線を抽出するにあたり、該２点を始点と終点とし、
   始点を起点として隣接点へ順次接続し、同時に複数の経
   路を追跡し、それぞれの途中点への接続において、複数
   の隣接既接続点のうちどの点を該途中点へ接続するのが
   最も適当かを、接続経路上の画像濃度変化率の和、その
   平均値、接続線の曲率等のうち、１つ又は２つ以上を評
   価して決め、結果として、上記２指定点間の輪郭線を抽
   出することを特徴とする画像輪郭線抽出法。