JPS6383881A

JPS6383881A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPS6383881A
Application number: JP61227962A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kondo; 隆志近藤; Arisa Uchiyama; 内山　ありさ
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-04-14

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は画像を複数の領域に分割する境界線を高精度に
検出することのできる画像処理装置に関する。

（従来の技術）画像編集や画像認識、更には画像計測にあっては、与え
られた処理対象画像から所望とする画像部分を切出す処
理が重要な役割を果たす。例えば画像編集装置にあって
は、原画像中から所望とする画像部分を切出し、この切
出し画像部分に対して幾何学的処理を施したり、明るさ
や色調を変える処理が行われる。また切出した画像部分
を拡大縮小処理したり、他の領球に移動する処理が行わ
れる。更に画像計測装置にあっては、切出した画像の大
きさや形状等の特徴を求める処理等が行われる。

ところが従来装置では次のようにして部分画像の切出し
処理を行なっているので種々の問題があった。

即ち、多くの画像処理装置ではマウスやスタイラス・ペ
ン等の位置座標入力装置を用い、表示された処理対象画
像に対して切出し対象とする部分画像の境界線を描き、
この境界線に従ってその部分画像を切出し処理している
。然し乍ら、正確に境界線を描くことが困難であり、ま
たその処理操作に多くの時間が掛かると云う問題がある
。この結果、所望とする部分画像を高精度に切出すこと
が困難であった。

一方、ＴＶ放送の技術分野で使用されている「クロマキ
ー」なる手法を用いて所望とする部分画像を切出すこと
が行われている。この手法は、例えば背景を１色にして
おき、それ以外の色の、領域を切出すものである。然し
乍ら、この手法を採用する場合には、切出し対象とする
部分画像中に背景色と同じ色の領域があってはならない
と云う制約がある。

そこで最近では、画像計測や画像認識に適用する為の高
精度な処理法が柾々研究開発され、提唱されている。そ
れらの手法は次の３つに大別される。

その１つは、原画像中の縁（エツジ）の要素を抽出し、
その線要素の強調処理と結合処理を行なうものである。

ところがその後段の処理が複雑な為、実用化には問題が
ある。

２つ目は原画像中から縁（エツジ）の要素を抽出し、そ
の線要素を所定の閾値で２値化した後、細線化処理する
ものである。ところが線要素の集りである成る太さを持
った線分、つまり本来の境界線を含む成る幅を持った太
い境界領域を単純に細線化するだけなので、一般的にそ
の中心を境界線として抽出してしまう。この結果、境界
線の検出精度が悪い、つまり境界線の精度が悪いと云う
不具合がある。

また３つ目の手法は、上述した境界線を検出することな
く、例えば閾値処理だけで直接的に部分画像を抽出しよ
うとするものである。然し乍ら、適切な閾値を設定する
ことが甚だ困難であり、また如何にすれば適切な閾値を
設定できるか、その閾値設定の手法が種々試みられてい
る段階である。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来にあっては、 ■　座標入力装置を用いて境界線を正確に指定する作業
が非常に大変であり、またその処理作業に多（の時間を
必要とする、 ■　処理対象とする画像に制約を受ける、■　処理の複
雑化により時間的、およびコスト的な制約を受ける、 ■　正確な境界線を得ることが甚だ困難である等の不具
合を有している。

本発明はこのような事債を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、ハードウェア化の容品な簡単な
画像処理だけによって、原画像中から所望とする部分画
像を切出す為の境界線を高精度に求めることのできる画
像処理装置を提供することにある。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明に係る画像処理装置は、 ■　原画像を複数の画像領域に分割する為の境界線を含
む画素領域（境界画像）を、例えばオペレータにより座
標入力装置を介して概略的に指示された原画像中の成る
幅を持った太い境界領域、或いは原画像中の境界線らし
い画素とその近傍の画素を自動的に抽出して求める手段
と、 ■　前記原画像の各画素の変化の激しさを示す微分画像
を該原画像を空間微分して求める手段と、■　上記境界
画像中の変化量の大きい画素が残るように、例えば前記
境界画像を細線化する際、前記微分画像を参照して変化
量の大きい画素を残すことによって上記境界画像を縮退
処理し、前記原画像を複数の画像領域に分割する境界線
を求める手段とを具備したことを特徴とするものである
。

（作用）本発明によれば、境界線を含む成る幅を持った太い境界
領域（境界画像）を縮退操作し、その中の変化量の大き
い画素を残して境界線を求めるので、原画像中の所望と
する部分画像を切出す為の本来の境界線を高精度に求め
ることが可能となる。

つまり成る幅を持つ太い境界領域（境界画像）を１画素
づつ細線化処理するに際し、微分画像を参照してその細
線化対象となっている画素の変化量か大きいか否かを調
べ、その変化量が大きい場合にはその画素を残しながら
細線化処理を進めるので、上記境界画像中の変化量の大
きい画素、つまり本来の境界線を形成する画素が確実に
残される。従って原画像中の本来の境界線を、ハードウ
ェア化の容易な簡易な処理操作の下で高精度に検出する
ことが可能となる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例装置の概略構成図であり、画像処理に供
される原画像は、例えばカメラやスキャナ等の画像入力
装置１を介して人力され、画像記憶装置２に格納される
。尚、処理対象画像（原画像）は他の画像処理装置から
与えられるものであっても良い。

しかして画像記憶装置２に格納された原画像は、制御部
３の制御の下で画像演算装置４に読出されて所定の画像
処理演算が施される。またこの画像演算装置４にて処理
された画像は、前記画像記憶装置２に再び格納されて、
例えばＣＲＴからなる画像表示装置５にて表示されたり
、或いはＦＡＸ等の画像出力装置６を介してハードコピ
ー出力される。

尚、タブレット等の座標入力装置７は上記画像演算装置
４における画像処理に必要な情報、例えば後述する境界
領域（境界画像）を指定する情報等を入力する為のもの
である。

ところで上記画像記憶装置２と画像演算装置４とは、第
２図に示すように画像バス８を介して相互に結ばれてい
る。この画像記憶装置２は複数の画像バッファ２ａ、　
２ｂ、〜２ｎによって構成されるもので、また画像演算
装置４は、例えば空間微分処理機能４ａ、細線化処理機
能４ｂ、閾値処理機能４ｃ、画素演算処理機能４ｄ、塗
潰し処理機能４０等を備えて構成される。

このように構成される画像処理装置の下で原画像を曵数
の画像領域に分割する為の境界線を検出する処理が次の
ように行われる。

第３図はその処理概念を示す図である。例えば第３図（
ａ）に示すように１本」と「家」とが存在する原画像が
与えられ、この原画像からから「木」の画像領域だけを
切出す場合には、先ず同図（ｂ）に示すように切出した
い画像領域の境界線を含む成る幅を持った画像領域（図
中、ハツチングで示す領域）を境界画像として指定する
。ここで原画像は線画像である必要はなく、通常の風景
写真のような画像、或いはこれをディジタル化した画像
等であっても良い。また上記境界画像の指定は、例えば
前記座標入力装置７を用いたオペレークの指示操作によ
って行われるもので、原画像中の本来の境界線を含むよ
うに概略的にその領域を指定すれば良いものである。従
って原画像中の本来の境界線をなす画素をピン・ポイン
ト的に指示する処理と異なり、成る幅を持ちながら境界
線を含むように該境界線上をなぞって領域指定すれば良
いので、容易にその境界領域（境界画像）を指定し得る
。

尚、座標入力装置７を介して境界画像を指定することに
変えて、例えばコントラストの高い画像にあっては、境
界を形成すると予想される画素とその近傍の画素とを画
像処理によって抽出し、それらの画素の集りを境界画像
として求めるようにしても良い。

本装置では、このようにして指示入力（抽出）された境
界画像を、後述するように前記原画像を空間微分してな
る微分画像を参照しなから縮退処理し、その境界線を第
３図（ｃ）に示すように高精度に検出するものである。

そしてこの検出結果（境界線）に従って画像の切出し処
理を行い、例えば第３図（ｄ）に示すようにその切出し
画像の拡大処理を施したり、或いは同図（ｅ）に示すよ
うに別の画像に嵌め込み合成することを可能とするもの
である。

以下、この境界線検出の処理手続きについて詳細に説明
する。

画像入力装置１を介して処理対象画像（原画像）が入力
されると、その入力原画像は画像記憶装置２の第１の画
像バッファ２ａに格納される。そしてその入力原画像は
前記画像表示装置４にて表示される。オペレータはこの
表示画像（原画像）を見て、前記座標入力装置７から原
画像中の境界領域を、本来の境界線を含む成る幅を持っ
た太い境界線からなる境界画像として指定する。この指
定された境界領域の画像（境界画像）が前記画像記憶装
置２の第２の画像バッファ２ｂに格納される。

第４図（ａ）は第１の画像バッファ２ａに格納された原
画像のデータｆ　（ｘ、ｙ）を、その境界線を含む一部
分の領域のみを抽出して示すものである。

尚、ここでは原画像データｆ　（ｘ、ｙ）を、０〜１０
０の階調を持つ座標（ｘ、ｙ）の画素データとして表現
している。また第４図（ｂ）は前記第２の画像バッファ
２ｂに格納された境界画像の、上記第４図（ａ）に示し
た一部分領域に対応する同一部分のデータｇ　ｏ（ｘ、
ｙ）を示している。この境界画像データｇｏ（ｘ、ｙ）
は、境界領域として指定されたか否かを示す２値データ
として与えられる。

本装置における境界線検出処理は、このようにして第１
および第２の画像バッファ２ａ、　２ｂにそれぞれ格納
された原画像データｆ　（ｘ、ｙ）　、境界画像データ
ｇｏ（ｘ、ｙ）に基いて、第５図に示す処理手順に従っ
て実行される。

この処理は、先ず上記入力原画像データｆ　（Ｘ、ｙ）
を空間微分し、各画素の近くにおける画像鹿化の激しさ
、つまり境界らしさを各画素の変化量として求める処理
から行われる（ステップａ）。この各画素の変化量を示
す空間微分データｈｏ（ｘ、ｙ）は、例えば注目画素と
この注目画素に隣接する上下左右の各画素との差の絶対
値の和としてｈｏ（ｘ、ｙ）＝　　ｌ　　ｆ　（ｘ、ｙ）　　−ｆ　
（ｘ−Ｌ、ｙ）　　１＋　　ｌ　　ｆ　（ｘ、ｙ）−ｆ
　（ｘ＋ｌ、ｙ）　　ｌ＋　　ｌ　　ｆ　（ｙ、、ｙ）
　　−ｆ　（ｘ、ｙ−１）　　ｌ＋　　ｌ　　ｆ　（ｘ
、ｙ）　　−ｆ　（ｘ、ｙ＋１）　　１なる空間微分処
理を施して求められる。

この結果、前記第４図（ａ）に示す原画像データｆ　（
ｘ、ｙ）の空間微分結果ｈｏ（ｘ、ｙ）が第６図（ａ）
に示す如く求められる。この各画素の変化量を示す空間
微分データｈｏ（ｘ、ｙ）は、微分画像データとして第
３の画像バッファ２ｃに格納される。

そこで次に上記境界画像を縮退操作するべく、上記空間
微分データｈｏ（ｘ、ｙ）と境界画像データｇｏ（ｘ、
ｙ）との論理積を求め、該境界画像部分以外の空間微分
データｈａ（ｘ、ｙ）を“０″とする（ステップｂ）。

この処理は、先に設定された境界画像を縮退操作するに
際して、その境界領域以外の画素情報（変化量の激しい
画素）が悪影響を及ぼさないようにその要因を予め排除
するものである。

この処理によって境界画像に関与する、つまり成る幅を
持つ太い境界線に関する空間微分データｈ　ｔ（ｘ、ｙ
）がｈ　ｌ（ｘ、ｙ）　　　”　　　ｇ　ｏ（ｘ、ｙ）　　
　ＡＮＤ　　　ｈ　ｏ（ｘ、ｙ）として第６図（ｂ）に
示すように求められ、第４の画像バッファ２ｄに格納さ
れる。

しかる後、前記微分画像データ　ｈｏ（ｘ、ｙ）。

ｈｌ　　（ｘ、ｙ）が８ビツト（０〜２５５のレベル）
で表わされるものとすると、この微分画像データｈ＋（
ｘ、ｙ）を２値化して細線化（縮退処理）に供すべく、
その２値化閾値θを先ず０”にｍ期設定（ステップｃ）
した後、以下に示す処理（ステップｄ〜ステップｎ）を
上記閾値θを“１′づつ増やしながら繰返し実行する。

即ち、先ず微分画像データ　ｈ　１（ｘ、ｙ）を上記閾
値θで２値化処理し、その２値化画像データｈ２（ｘ、
ｙ）を求める（ステップｄ）。この処理は、として行わ
れる。

次に境界画像の細線化処理は、画素の細め処理を上下左
右の４方向から行われることから、その制御パラメータ
Ｎを０”に初期設定（ステップｅ）した後、次のように
して前記境界画像を細め処理する。

この処理は、細め処理された画素が存在するか否かを調
べる為に、先ず前記境界画像データｇｏ（ｘ、ｙ）をｇ
ｌ（ｘ、ｙ）としてセーブ（保存）した後（ステップｆ
）、前記制御パラメータＮの値によって示される方向に
前記境界画像ｇ　ｏ（ｘ、ｙ）を１画素分細める（ステ
ップｇ）。この１画素の細め処理は、従来から知られた
細線化のアルゴリズムに従って行われる。そしてこの１
画素網められた境界画像のデータｇ　２（Ｘ、ｙ）と、
前記微分画像データを閾値処理した２値化データｈ２（
ｘ、ｙ）とを照合し、その細め処理された画素が変化量
の大なる画素であったか否かに応じて新たな境界画像デ
ータｇｏ（ｘ、ｙ）を作成する（ステップｈ）。

具体的には前記境界画像データｇ２（ｘ、ｙ）と、前記
閾値θによって変化量の小さい画素を除いた２値化デー
タｈ　２（ｘ、ｙ）とを論理和処理し、ｇ　ｏ（ｘ、ｙ
）　　＝　　ｈ　２（ｘ、ｙ）　　Ｏｆ？　　ｇ　２（
ｘ、ｙ）として新たな境界画像データｇｏ（ｘ、ｙ）と
して求める。この論理和処理によって、細め処理された
画素が変化量の大きいものであった場合、その画素は境
界線を形成する重要な画素であるとして再び境界画像に
加えられ、細め対象から除外されることになる。また細
め処理された画素が変化量の小さいものであった場合に
は、前記閾値θによって２値化された２値化データｈ２
（ｘ、ｙ）からその画素が除かれているので、その画素
はそのまま境界画像から除かれることになる。この結果
、１画素分の細め処理が行われることになる。

尚、細め処理される画素は、４連結や８連結等の境界線
をなす画素間の繋がり条件を判定した上で選択される。

しかしてこのような処理を、上述した４方向について細
め処理し得る画素がなくなる迄、繰返し行なう。即ち、
」二連したように新たに求められた境界画像データｇｏ
（ｘ、ｙ）と、先にセーブされた元の境界画像データｇ
ｌ（ｘ、ｙ）と等しいか否かを判定しくステップｌ）、
境界画像に変化が生じていない場合には前記制御パラメ
ータＮをインクリメントして（ステップｊ）、他の方向
についても同様な処理を繰返し実行する（ステップｋ）
。

そして境界画像の細め処理が実現された場合には、前記
制御パラメータＮを再び初期化しくステップノ）、他の
画素について同様な処理を繰返し実行する。

以上の処理を、前記閾値θをインクリメントしながら（
ステップｍ）、その閾値θが最大値（レベル；　２５５
　）に達する迄、繰返し実行する（ステップｎ）。

このような縮退処理によれば、例えば第７図にその処理
画像の経緯の一例を示すように、各画素の４連結性を維
持しながら、しかも微分画像を閾値θに従って２値化し
た２値化画像ｈ２（ｘ、ｙ）に応じてその画素を細め処
理するか否かを決定して、変化量の大なる画素を細め処
理対象から除外しながら細線化処理が進められるので、
最終的には変化量の大なる画素のみが境界画像データｇ
ｏ（ｘ、ｙ）として残されることになる。

従って上記閾値θを順にインクリメントし、閾値θを（
２５５）としたときの処理を終了した時点では４方向に
連結した変化量の大なる画素だけが残され、例えば第８
図に○印で囲んで示すように境界線を示す画素だけが１
画素の幅で抽出されることになる。

従って今、例えば上述した如く検出された境界線で区分
される、その内側の画像領域だけを切出す場合には、例
えば上記境界線が形成する閉ループの内部領域を埋め込
み処理し、つまりその全てにビットデータ“１″を書込
み、この部分領域画像と前記原画像とを論理積処理して
該当部分の原画像データｆ　（ｘ、ｙ）のみを抽出する
ようにすれば良い。尚、境界線の外側の画像領域たけを
切出すことも可能なことは云うまでもない。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。実施例では閾値θを“１”づつインクリメントしなが
ら境界画像の縮退処理を行なったが、検出する境界線の
精度が成る程度犠牲にできるならば、上記閾値θを“１
０〜５０”ステップで増加させながら境界画像の縮退処
理を行なうことも可能である。また微分画像からその変
化量の分布を求め、分布頻度の低い所では閾値θの変化
ステップを大きくし、分布頻度の高い所では閾値θの変
化ステップを小さくするようにしても良い。

このようにすれば、その処理速度の高速化を図ると同時
に、細線化処理する境界線の精度も実用に十分な程度に
高めることができる。

また実施例では画像の比較により、その細線化処理にお
いて“１“から“０″に変化した画素があるか否かを判
定しているが、この細線化処理においては“０”から“
１”に変化する画素があり得ないので、その値が“１”
の画素の数を比較するようにしても良い。

史には実施例ではオペレータの指示によって境界画像ｇ
ｏ（ｘ、ｙ）を指定したが、画像の性質を利用して境界
画像、を自動的に抽出し、その境界画像に対して縮退処
理を施すようにしても良い。

例えば第９図（ａ）に示すように原画像が文字画像の場
合には、これを空間微分し、比較的低い閾値で２値化し
てその境界画像を求めるようにすれば良い。

また第９図（ｂ）に示すように原画像が成る階調を持っ
た画像の場合には、最も明るい（高輝度）画素と最も暗
い（低輝度）画素とを求め、これらの画素だけを“０”
とする。そしてその画像の周囲４辺が常に“１“のまま
であるように上述した縮退処理を施すようにしても良い
。このようにすれば、“０°に初期設定された画素以外
の領域を境界画像として取扱うことになり、先の実施例
と同様な効果が奏せられる。

また第９図（Ｃ）に示すようなカラー画像を取扱う場合
には、その色の頻度を調べ、頻度の高い色の値を持つ画
素を“０”として第９図（ｂ）に示した処理を施すよう
にすれば良い。

またここでは１枚の画像において１つの境界線を検出す
る処理につき説明したが、境界線によって分割された部
分画像を１枚の画像として捕えることによって、その戸
部で同様な処理を繰返し実行することができる。従って
複雑な構造をなす境界線も効果的に検出することができ
る。また動画像の場合には、その連続画像間での変化が
少ないことから、その１つの画像で求められる境界画像
と微分画像とを利用して各画像に対する境界線検出を行
なうようにしても良い。

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができ、この手法が適用される画像処
理の分野も特に限定されない。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、原画像を１Ｖ数の
画像領域に区分する境界線を簡易な処理操作によって非
常に高粘度に求めることができる。

しかも、上述したように微分画像を２値化処理をその閾
値θを変えながら繰返し実行し、変化量の大なる画素を
残していくので、その処理を実行するハードウェアを簡
易に構成することができる。

故に従来のように処理操作の複雑化を招来することなく
、原画像を複数の領域に区分する境界線を非常に高精度
に求め、種々の画像処理に適用させ得る等の実用上多大
なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は実施例装
置の概略構成図、第２図は実施例装置における画像記憶
部と画像演算装置との関係を示す図、第３図は本装置に
おける画像処理の概念とその処理画像例を示す図、第４
図は人力された原画像のデータと指示された境界画像の
データ例を示すず、第５図は実施例装置における境界画
像の縮退処理手続きの流れを示す図、第６図乃至第８図
はその処理画像データの例を示す図、第９図は本発明に
係る画像処理の他の例を説明する為の図である。ｌ・・・画像入力装置、２・・・画像記憶装置、３・・
・制御部、４・・・画像演算装置、５・・・画像表示装
置、６・・・画像出力装置、７・・・座標入力装置、８
・・・画像バス。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第４図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原画像を複数の画像領域に分割する為の境界線を
含む画素領域を境界画像として上記原画像中から抽出す
る手段と、前記原画像を空間微分して各画素の変化量を
求める手段と、上記境界画像中の変化量の大きい画素が
残るように前記境界画像を細線化処理して前記原画像を
複数の画像領域に分割する境界線を求める手段とを具備
したことを特徴とする画像処理装置。
（２）境界画像は、座標入力装置を介して概略的に指定
される原画像中の境界線を含む画素領域として抽出され
るものである特許請求の範囲第１項記載の画像処理装置
。
（３）境界画像は、原画像中の境界線らしい画素とその
近傍の画素を抽出して求められるものである特許請求の
範囲第１項記載の画像処理装置。
（４）境界画像の細線化は、境界画像を構成する各画素
の原画像における変化量を求めた後、この境界画像にお
ける変化量を閾値処理し、変化量の大きい画素を残しな
がら上記境界画像を縮退処理して行われるものである特
許請求の範囲第１項記載の画像処理装置。