JPS6232583A - 濃淡画像の処理方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、テレビカメラ等で捕えた濃淡画像から同一濃
度で表わされる平面を抽出する方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点〕 ロボットの視覚センサーとして、テレビカメラは非常に
有効な手段であるが、テレビカメラで捕えた濃淡画像か
ら認識の対象となる物体（映像信号）の抽出、またはロ
ボットが把握すべき環境等において濃淡画像から線画、
二値化画像および多値化画像を得る前処理は重要である
。

線画は物体を構成する面と面の境界等を表わす画像で、
物体の形状を表現するための基本要素である。二値化画
像は濃淡画像を単純化するのに有効であるが、しきい値
の決定が難しく、照明、背景、対象物等の性質に影響さ
れ易い。また二値化画像は線画に比べ情報の欠落が多く
、物体の認識、環境のｇｉｉ等には不向きである。

一方、多値化画像はテレビカメラで捕えた濃淡画像を処
理し、濃度が急激に変化していない領域を同一面として
同一濃度で表わしたもので、情報の欠落を発生させるこ
となく単純化された画像である。しかしながら、このよ
うな多値化画像の作成は困難で、一般にはエツジを保っ
たスムージングや濃度差による領域分割等の処理によっ
てテレビカメラで捕えた濃淡画像を処理している。しか
し、エツジを保ったスムージングは局所的（３×３又は
５Ｘ５の部分画像）な画像データについて統計処理を施
し、平均化を行うものであるが、広い面積に亘って照明
の傾斜が発生する場合には同一面と言えども同一濃度に
はならない。また、濃度差による領域分割では濃度が急
激に変化する境界（面と面の接合線）で小さな領域が多
数発生し、単純化の点で満足な画像が得られないという
問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、その目的は
テレビカメラで捕えた濃淡画像から単純化された多値化
画像を容易に作成できる処理方法を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明による濃淡画像の処理方法は、テレビカメラで捕
えた濃淡画像を平滑化またはエツジを保ったスムージン
グを行うスムージング工程と、このスムージング工程で
得られた画像に対して８方向の微分オペレータを用いて
エツジ検出を行うエツジ検出工程と、このエツジ検出工
程で得られた画像を実験的に定めたしきい値で二値化す
る二値化工程と、この二値化工程で得られた二値化画像
を同一濃度と考えられる領域に分割する領域分割工程と
、この領域分割工程で分割された領域に対して１画素だ
け膨張させる処理を行い、膨張前後の画像間で差分をと
り、領域境界を抽出する領域境界抽出工程と、この領域
境界抽出工程で得られた領域境界に沿って処理ウィンド
ウを設定し、この処理ウィンドウ内に存在しかつ前記領
域と同一座標を持つ原画の画素データについて濃度ヒス
トグラムを作成する濃度ヒストグラム作成工程と、この
濃度ヒストグラム作成工程で得られた濃度ヒストグラム
から最大濃度及び最小濃度を抽出し、これらの濃度値を
基に処理ウィンドウ内の領域を二値化し、二値化された
領域にその領域と連続する二値化画像を合併させて多値
化画像を作成する多値化画像作成工程とを具備したこと
を特徴とするものであり、このようにして作成された多
値化画像は同一濃度と見られる領域の境界を正確に表わ
しており、対象物等の認識に適したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面を参照して説明する。

第１図はテレビカメラで捕えた映像（画像）の−例を示
すもので、同一濃度と見える部分も画素単位で見れば異
なった濃度であることがわかる。

このような画像（原画）に対して、３×３又は５×５（
以下の説明では３×３を用いる）の微分オペレータを用
い、平滑化またはエツジを保ったスムージングを行う。

平滑化は３Ｘ３のオペレータに同一の荷重係数を用い、
第１図に示す原画間で積和演算を実施する。また、エツ
ジを保ったスムージングにはいくつかのアルゴリズムが
あるが、目的はコントラストの変化点つまりエツジを保
存したままで平滑化を行うものである。

次に上記のスムージングで得られた画像に対して、８種
類の微分オペレータを用いてエツジ検出を行う。８種類
の微分オペレータは第２図に示すような荷重係数を持ち
、各々のオペレータで積和演算処理された８枚の画像間
で最大値をとり、エツジ検出を行う。このようにして得
られたエツジ検出画像は濃淡画像であり、濃度の急激な
変化点を表わしている。そして、このエツジ検出画像を
実験的に定めたしきい値で二値化し、第３図に示すよう
な二値化画像を得る。

次にこの二値化画像に対して第３図に示す如く■〜■の
領域分割を行い、同一濃度と考えられる平面を粗く抽出
する。すなわち、第３図に示すΔａ（ｓ度が急激に変化
する幅）より粗い領域の抽出を行う。そして、同一濃度
と考えられる各領域■〜■について補正を行い、正確な
境界を持つように領域を拡張する。

以下、その方法について説明する。

第４図は第３図に示す領域■の境界を取出す手順を示す
図で、（ａ）は膨張前の画像、（ｂ）は膨張後の画像、
（Ｃ）は（ａ）と（ｂ）を差分した結果を示す画像であ
る。同図に示すように、まず領域■に対して１画素だけ
膨張させる処理を行い、膨張前後の画像間で差分をとり
、領域境界の画素群を取出す。そして、この画素群に沿
って第５図に示すように処理ウィンドウを次々に設定す
る。

第６図（ａ）は第５図に示す処理ウィンドウの１つを取
出したもので、この処理ウィンドウは太線で示すように
座標（Ｘ＋　、　Ｙ＋　）の画素を中心にウィンドウ幅
Ｗｘ、Ｗｙで定義される。同図（ｂ）（ｃ）は（ａ）の
処理ウィンドウ内に存在する領域と同じ領域に存在する
原画またはエツジを保ったスムージング後の画素データ
について濃度ヒストグラムを作成する手順を示したもの
である。

このようにして作成した濃度ヒストグラムから最大濃度
［）ＷａＸ、最少濃度［）ｓｉｎを検出し、これらの値
を基に処理ウィンドウ内で二値化を行い、二値化された
領域■にその領域と連続する二値化画像を合併する。そ
して、このような処理を領域■の境界について行い、領
域■の境界を第１図に示す原画において考えられる真の
境界まで拡張する。さらに、上記の処理を第３図に示す
全ての領域■〜■について行い、考えられる真の境界ま
で拡張することにより第７図に示すような多値化画像を
作成することができる。

なお、本処理方法で得られない細かな部分（画像の一部
）、つまり濃度の変化（周期）が第３図に示すΔ２より
細かい部分については、テレビカメラの光学系の倍率を
変え、再度本処理方法を適用することにより多値化画像
を作成することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、テレビカメラで捕えた濃
淡画像から原画が持つあいまいな情報を除去し、単純化
された多値化画像を作成できるので、対象物の認識が容
易となり、ロボッｉの視覚センサー等の画像処理に適用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明による濃淡画像の処理方法を
説明するための図で、第１図はテレビカメラで捕えた濃
淡画像を示す図、第２図は８種類の微分オペレータの一
例を示す図、第３図は二値化画像を示す図、第４図は同
一濃度の領域境界を取出す手順を示す説明図、第５図は
領域境界に沿って設定される処理ウィンドウを示す図、
第６図は濃度ヒストグラムの作成手順を示す説明図、第
７図は多値化画像を示す図である。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図 箪５図 （ａ）（ｂ） （Ｃ） 第　６　図 ′＠　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. テレビカメラで捕えた濃淡画像を平滑化またはエッジを
   保つたスムージングを行うスムージング工程と、このス
   ムージング工程で得られた画像に対して８方向の微分オ
   ペレータを用いてエッジ検出を行うエッジ検出工程と、
   このエッジ検出工程で得られた画像を実験的に定めたし
   きい値で二値化する二値化工程と、この二値化工程で得
   られた二値化画像を同一濃度と考えられる領域に分割す
   る領域分割工程と、この領域分割工程で分割された領域
   に対して１画素だけ膨張させる処理を行い、膨張前後の
   画像間で差分をとり、領域境界を抽出する領域境界抽出
   工程と、この領域境界抽出工程で得られた領域境界に沿
   つて処理ウィンドウを設定し、この処理ウィンドウ内に
   存在しかつ前記領域と同一座標を持つ原画の画素データ
   について濃度ヒストグラムを作成する濃度ヒストグラム
   作成工程と、この濃度ヒストグラム作成工程で得られた
   濃度ヒストグラムから最大濃度及び最小濃度を抽出し、
   これらの濃度値を基に処理ウィンドウ内の領域を二値化
   し、二値化された領域にその領域と連続する二値化画像
   を合併させて多値化画像を作成する多値化画像作成工程
   とを具備したことを特徴とする濃淡画像の処理方法。