JPS63184175A - ２値画像の拡張境界追跡方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、２値画像の連結領域を扱う画像処理に係わり
、特に連結領域の境界を追跡する２値画像の拡張境界追
跡方式に関するものである。

（従来の技術） ディジタル画像処理の中で領域の境界追跡アルコリズム
は、画像の構造解析や領域のセグメ／チージョン、対象
物の幾何学上の特徴抽出、画像の符号化などの観点から
、非常に基本的かつ重要なアルゴリズムの１つとして知
られている。最も一般的な境界追跡アルゴリズムは画素
追跡型のもので、これは２値画像のラスタースキャンで
境界点を発見し、そこを始点として隣接性や連結性に基
づいて境界を一周する方法である。

２値画像の連結領域の境界追跡の従来方法として、第１
図に示すような３×３の追跡マスクを用いて、ある境界
点の８隣接画素を検索して、順次境界点を検出して境界
を一周する方法が用いられている。

従来の境界追跡のアルゴリズムを第２図を用いて次に説
明する。なお、以下の説明では時計回りの境界追跡とす
る。

（１）　　マスクスキャンにより追跡の開始点（図示し
ていないが画素の種類が変化する点）　（Ｘｏ、Ｙｏ）
を発見する。また、この点に至る方向コードｄｉｒ０は
外項界の場合Ｏ１内境界の場合４と仮定。

（２）４番目（＜≧Ｏ）の追跡点（ｘ、ｙ、　）から次
の追跡点（Ｘｉ＋１１Ｙｉ＋、）を発見する。この方法
ば、（Ｘ４−＜、Ｙｉ−１）から（Ｘ、、Ｙ、　）　Ｋ
至る方向ベクトルに対応する方向コード（第１図の３×
３゛のマスク内の番号）をｄｉｒ−（第２図の場合ｄｉ
ｒ、＝Ｑ）として、ｄｉｒ　　　＝（ｄｉｒ−＋５　）
ｍａｄｚ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５ｅ
ａｒｃｈ　　　　　　　　ｓ８を求め、（ｘ、、ｙ、　
）上に設定された３×３のｔ マスク（点線）内をｄｉｒ　　　の方向（第２図のｅａ
ｒｃｈ 場合ｄｉｒ　　　＝５）から時計回シに順次サーチｅａ
ｒｃｈ し、黒画素を発見して行く。

（３）　　Ｘ４　＝　Ｘｏ、　Ｙ６　＝Ｙ０．　ｄｉｒ
７＋１　＝　ｄｉｒｌの時、追跡点が開始点まで１周し
たことになるので、その点を終了点として境界追跡を終
了する。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の境界追跡方式は、ある画素に対して８隣
接点しか参照していないために、本来意味的には１つの
もの（たとえば破線）までも、複数の連結成分として境
界追跡され、抽出されてしまうという重大な欠点があっ
た。また、文書画像において、文字の境界を追跡して抽
出することは可能であっても、一つの単位としての行、
段落及び図の大局的な境界追跡を行い、その領域を抽出
することは困難であった。

従って、２値画像に含まれる様々なレベルの連結領域を
１つのアルゴリズムで、柔軟かつ正確に境界追跡をし抽
出する方式が強く望まれていたが、今まで何ら開示され
ていなかった。

本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもので
、２値画像における、様々なレベルの連結領域の境界追
跡が可能な２値画像の拡張境界追跡方式を提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴は（２ｍ　＋１　）Ｘ（２ｎ　＋１）（ｍ
　＊　ｎは正の整数）の大きさのマスクを設定し、目的
に応じてｍ、ｎの値を変化させると共にチェックマスク
を作成してチェックマスク内に同一値画素がある場合に
は短絡点処理を施すようにしたことにある。

（発明の構成及び作用） 第３図は本発明による拡張境界追跡方式の手順を示すフ
ローチャート図である。同図に従って各処理を詳細に説
明する。

（１）追跡マスクの大きさくｍ、ｎ）決定（ステップ１
）本発明では文書画像の文字単位、行単位あるいは段落
単位等必要に応じて追跡マスクの大きさを変更できるよ
うになっている。従って、（２ｍ＋１）Ｘ（２ｎ＋１）
の大きさの追跡マスクのｍ及びｎ　（ｍ。

ｎは正の整数）を目的に応じて決定する。例えば、ｒｎ
＝−’１　、　ｎ　＝　１を設定すれば３×３の追跡マ
スク（従来例と同様）ができ、文字単位の境界が追跡さ
れる。またｍ＝１４ｓｎ＝３のような横長の追跡マスク
を設定すれば行単位、ｍ＝　１２　、　ｎ＝１２のよう
な大きい追跡マスクを設定すれば段落単位のように大ま
かな境界追跡が可能となる。

よって、予め所望の境界追跡の単位に応じてｍ及びｎの
値を設定する。

（２）追跡ヤスクの作成（ステップ２）追跡マスクの作
成は、ステップ１でｍ、ｎ値を決定することによって（
２ｍ＋１　）　Ｘ　（２ｎ＋１　）の大きさの追跡マス
クを作成する。なお、（２ｍ＋１）Ｘ（２ｎ＋１）の各
要素をセルと呼ぶこととする。各セルは、マスクの中心
セルに対して、追跡の際のサーチ順序を表わす番号付け
がなされている。

（但し、中心セルを除く）。この番号は、Ｏから順番に
、時計回りに追跡を行う際には、中心セルの０°の方向
から時計回りに、また、反時計回シの追跡を行う際には
反時計回りに付けるものとする。

また同一方向の場合には、距離に関して降順に付ける。

セル内の番号は境界追跡においてはマスクが移動する際
の方向ベクトルを表わす方向コードｄｉｒとなる。第４
図にｍ＝３．ｎ＝３の場合の追跡マスクの例を示す。以
下すべて時計回りの追跡とする。

（３）追跡の開始点の検出（ステップ３）第５図は本発
明で用いる追跡の開始点を説明するための概略図である
。外項界の開始点は、画像をマスクスキャンし、例えば
白画素から黒画素に変化した点（×印）とする。また、
内項界の開始点は外境界内の領域をスキャンし、次の条
件のときとする。

すなわち画素（ｊ、ｊ）（△印）に対して、■　点（＜
＋１−　ｊ＋１　）と点（ｉ＋ｍ　、　ｓ＋ｎ　）を対
角線として持つ矩形内の画素はすべて白画素。

■　点（ｓ　＋　１１　Ｊ　）と点（ｊ＋ｍ、ｊ）の間
の画素のうち少なくとも１つが黒画素。

■　点（ｓ＋ｍ＋１　、　ｊ　）と点（ｉ　＋ｍ＋１　
、　ｊ　＋ｎ　）の間の画素のうち少なくとも１つが黒
画素。

の時、点（ｓ＋１．ｊ）と点（ｉ＋ｍ、ｊ）間の黒画素
で、最もＸ座標値が小さいものを開始点（◎印）とする
。

（４）次の追跡点の発見（ステップ４）（Ｘ７．Ｙ７　
）　（ｉ≧Ｏ）まで追跡が終了しているものとして次の
追跡点（Ｘｚ＋、＋Ｙ５−Ｎ　）を発見する方法を以下
に説明するが、まず、記号の説明を行う。

・　マスクの総セル数から中心・セル分の１を引いた値
をｔｃｅｌｌとする：　ｔｃｅｌｌ　＝（２ｍ＋１　）
Ｘ（２ｎ＋１）−１ ・　（Ｘ、、、Ｙ、、　）より（ｘ、、ｙ、　）に至る
方向ベクトルに対応する方向コードをｄｉｒ・とする。

・　（ｘ、、ｙ、　）上に設定された追跡マスク上で、
サーチを開始するベクトルの方向コードをｄｉｒ（ｄｉ
ｒ）とする。これはその地点に至る方向ベクトルに応じ
て定まる。すなわち、第６図に示すとおり、マスクの設
定範囲内でサーチ済みと考えられる領域（第６図の斜線
部）を除いて、最も大きくベクトルを反時計回りにふし
た方向である。ｍ＝３．ｎ＝３のマスクの場合のｄｉｒ
とｄｉｒ　　の関係を表１に示す。

（〉×Ｔ朱も） ・　方向コードが表わす方向ベクトルのＸ成分。

ｙ成分をそれぞれｄＸ（ｄｉｒ）　、ｄＹ（ｄｉｒ）と
する。

以上の記号を用いて、次の追跡点を発見する方法は、 ■　サーチ方向５ｄｉｒをｄｉｒ　（ｄｉｒ、）にセク
トする。

Ｓ （但しｄｉｒ　　＝　ｔｃｅｌｌ　１２）■　（Ｘ７＋
ｄｘ（ｓｄｉｒ）、Ｙ７＋ｄｙ（ｓｄｉｒ）　）が白画
素の場合には、 ５ｄｉｒ＝（５ｄｉｒ＋１　）　ｍａｄ　ｔｃｅｌｌと
し、（Ｘ、＋ｄｘ（ｓｄｉｒ）　、　Ｙ、＋ｄｙ（ｓｄ
ｉｒ）　）が黒画％　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　％素であるまでこれをくシ返す。

■　（ｘ４＋ａｘ（ｓｄｔｒ）ｓ　Ｙ７＋ｄｙ（ｓｄｉ
ｒ）　）が黒画素となった時、この点を次の追跡点’（
”４＋１＊Ｙ４＋、）とする。また、求まった追跡点に
至る方向ベクトルのコードをｄｉｒｔ、　＝　５ｄｉｒ
とし、次の追跡点をサーチすれば良い。

（５）短絡点の処理（ステップ５） このステップは本発明の特徴であり、追跡マスクを大き
くすると共に短絡点の処理を行うことにより大まかな境
界追跡が可能となる。

例えば、第７図に示すように追跡点Ａから次の追跡点Ｂ
があシ、かつＡ点及びＢ点で設定したマスクのはざま領
域（一点鎖線内で囲んだ斜線部分）に追跡点Ｃが存在す
る場合には、追跡点Ｃから八−Ｂ境界内で最短距離にあ
るＤ点をＢ点のかわシに次の追跡点とする。従って、本
発明では従来の如き点Ａ→Ｂ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→工→Ｊ
→Ｃという境界追跡を行なわず、点Ａ−＋Ｄ→Ｃという
大まかな境界追跡を行うことができる。これは、単に追
跡マスクの大きさを大きくしても、本発明の如き次の追
跡点をサーチする前に短絡点処理を行わなければできな
い。

次に短絡点処理の方法を詳しく説明する。なお、ここで
はａｘ（ａｔｒｔ＋、）　＞　０　、　ｄＹ（ｄｉｒ７
＋１）　＞　Ｏの場合を例にとり、第８図を用いて説明
する。

■チェックマスクの作成 １）　　（Ｘ、＋ｌ　、ｙ、）と（Ｘ、＋、＊Ｙ、＋、
＋　１　）を対角線として持つ矩形領域をコピーし、こ
れをチェックマスクＭａｓｋ（ｐｓｑ）　（１≦ｐ≦ｘ
ｉ−Ｎ　　Ｘ４　ｓ　１≦ｑ≦ｙ、、−ｙ、　）とする
。

２）チェックマスクの各行についてｐの大きい方からス
キャンし、Ｍａｓｋ（ｐＫｔｑ）の値が１であった場合
にはＭａｓｋ（ＰＬｓｑ）　（ＰＬ≦ｐＫ）の値を１に
変換する。

３）チェックマスクの各列についてｑの大きい方からス
キャンし、Ｍａｓｋ（ｐ＊ｑｘ）の値が１であった場合
にはＭａｓｋ（ｐ、ｑＬ）　（ｑ、、≦ｑＫ）の値を１
に変換する。

■短絡点の判定 チェックマスクの（１，１）を画像上の（Ｘ、＋、　＋
１１　Ｙ、−７１）　（図８のム）に重ね合わせ、チェ
ックマスク内の各点とこのマスクと同じ大きさを持つ画
像の領域Ｓ内の各点のＡＮＩ）をとる。このＡＮＤをと
った値が１点でも１の場合には、（Ｘ、、Ｙ、　）から
（ｘ、＋１．Ｙ、＋１）に至る８連結経路上に領域Ｓ内
の黒画素へ短絡できる点Ｔ８が存在する。また、ＡＮＤ
の結果が全て０の場合は、次のステップ（ステップ５）
へ行く。

■短絡点処理 この経路上の各点で（ｍｔｎ）マスクを設定しサーチを
行い短絡点Ｔ８を発見する。その後、（”ｉ＋１ｔＹｚ
＋１）を追跡点から除去し、短絡処理によって見つかっ
た２点Ｔ８とＴ８を（澹や、。

Ｙ７＋１　）ｓ（Ｘ７＋ｚ、Ｙ４＋２　）としてまた、
それに対応するベクトルをｄ　ｌ　ｒ　４＋　１　ｒ　
ｄ　ｉ　ｒ　４＋２として追加する。

（６）追跡の終了点の検出（ステップ６）従来の手法を
用いて追跡点の座標が開始点の座標と一致するか否かを
判定し、ｘ、　＝　ｘｏ、　ｙ、　＝Ｙ０＋ｄｌｒ４＋
１　”　ｄｔｒｌの時、すなわち追跡点が開始点に戻っ
た場合には（ｘ、、ｙ、　）を終点として境界追　　　
ｓ 跡処理を終了する。また、開始点に戻っていない場合は
上述のステップ４及び５を繰り返す。

上述のように本発明は、２値画像上に、大きさ可変の追
跡マスクを設定し、順次、境界点を発見していくことに
より、任意のレベルの連結成分の境界追跡が可能である
。また、得られた境界点列を適当に補間し、その内部を
抽出することも可能である。第９図のａ）ｂ）ｃ）は、
各々ｍ、ｎの値をａ）　ｍ＝１　、　ｎ＝＝１　、　ｂ
）ｍ＝１４　、　ｎ＝３　　ｃ）　ｍ＝１２．１２にし
た場合の、本発明の方式を用いて境界追跡し、領域抽出
した実験結果である。（但し、最も外側の境界のみ追跡
。）これらの図が示すように、ｍ、ｎの値を変えるだけ
で、文書画像における文字セグメント、行、段落、図な
どが柔軟に抽出できることがわかる。

なお、同図の実験結果は文字ピッチが２０文Ｖ儂、行ピ
ッチが７龍／行で８０ドツト／インチの文書画像を境界
追跡したものであり、これらの・２ラメ−ターが変われ
ばｍ及びｎの値も変化することは言うまでもない。また
、上述のｍ及びｎの値は１列に過ぎず限定されることは
ない。

（発明の効果） 以上のように本発明は、追跡マスクの大きさを目的に応
じて任意の値に設定すると共にチェックマスクを作成し
て必要により短絡点処理を行うことにより、破線をひと
つの連結成分として抽出でき、かつ文字、行、段落ある
いは文字領域と図形領域の抽出等さまざまなレベルの連
結領域をひとつのアルゴリズムで実現することが可能と
なり、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の境界追跡に用いられてきた３×３の追跡
マスクを示す図、 第２図は従来の境界追跡における次の追跡点の検出を説
明するための図、 第３図は本発明による拡張境界追跡方式の流れを示すブ
ロック図、 第４図は本発明による追跡マスクの例（ｍ＝＝３゜ｎ＝
３）、 第５図は本発明による内境界の開始点の条件を説明する
ための図、 第６図は本発明によるある追跡点に至る方向ベクトルと
次にサーチを開始する方向ベクトルの関係を説明するた
めの図、 第７図は本発明による短絡点処理が必要である場合の例
、 第８図は本発明によるチェックマスクを用いた短絡点処
理を説明するための図、 第９図（ａ）　、　（ｂ）及び（ｃ）は本発明を実際の
画像に適用した場合の実験結果である。 ３Ｘ３旬嚢Ｉ軽マスク ＪＩ２１ 次Ｖ追跡廠の福崖 纂２凹 承３図 本４図 Ｙ 単−図 ｄｔｒ　ｔ　ｄｔｒｃ　ｃｒ）　ｐ保 養ろ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２値画像で最初に画素が変化する点を開始点として順次
   境界を追跡する境界追跡方式において、求めようとする
   境界の大まかさに応じて（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）（
   ｍ、ｎは正の整数）から成る追跡マスクの大きさを決定
   する第１のステップと、決定された大きさの該追跡マス
   クを作成する第２のステップと、 前記２値画像を走査して前記開始点を検出する第３のス
   テップと、 前記開始点を前記追跡マスクの中心点として前記開始点
   と同一値画素が連続しかつ前記中心点から最遠端の前記
   追跡マスク内の点を次の追跡点として検出する第４のス
   テップと、 チェックマスクを作成して前記追跡マスクのはざま領域
   に挿入すると共に挿入された該チェックマスク内に前記
   同一値画素の有無を判定して前記同一値画素が無い場合
   には次のステップへ移行し前記同一値画素が前記チェッ
   クマスク内に有る場合には前記同一値画素点が次の追跡
   点となるように処理する短絡点処理の第５のステップと
   、前記追跡点が前記開始点と一致するか否かを判定し、
   該判定結果が一致しない場合は前記第４ステップにもど
   り以降のステップを繰り返して順次前記追跡点を追跡し
   、該判定結果が一致した時には終了点と見なして境界の
   追跡を終了する第６のステップとを有することを特徴と
   する２値画像の拡張境界追跡方式。