JPH012177A - カラ−画像の輪郭線検出方法 - 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） この発明は、カラー画像における対象物の領域の抽出に
係り、とくにカラー画像の色情報を用いた対象物間の境
界部分の検出に関わる画像処理方法に関するものである
。

（従来の技術） 現在テレビジョン画像の合成法としてクロマキー、ビデ
オマットなどが番組制作に実用化されている。クロマキ
ーは背景の青色などの特定の色で分離し、ビデオマット
は実写画像を見て操作者が分離のためのキー図形を入力
しており、後者ではタブレットなどのボインティング装
置を用い、抽出せんとする画像領域の正確な輪郭線をな
ぞって切出している。

一方、カラー画像を類似した色の領域番こ分割する方法
は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色あるいはこ
れらから導かれる特徴量について夫々ヒストグラム（分
布関数のグラフ表示）を計算し、分割のためのしきい値
を決めていた。例えば、大田友−他：領域分割処理によ
るカラー画像情報ノ’ｒＲ造化、情報処理学会論文誌、
Ｖｏｌ、　１９．　　Ｎ（Ｌ１２゜ρｐ　１１３０−１
１３６　（１９７８）に述べられているように、複数の
色に関する特徴量のヒストグラムから最も顕著な分布の
領域を求めて、繰返し分割処理を行なう方法があった。

第５図に従来の領域分割方法のアルゴリズムを説明する
フローチャートを示す。ステップ１１で全画面を１つの
領域に割当てる。Ｒ，Ｇ、　Ｂの３原色から（Ｒ十Ｇ＋
Ｂ）／３、Ｒ−Ｂ、２Ｇ−Ｒ−Ｂなどの色に関する特徴
量をステップ１２で計算する。次にステップ１３で１つ
の領域に対する各特徴量のヒストグラムを計算し、全て
のヒストグラムの山（ピーク）から最も顕著な単峰の分
布を選択し、分割のためのしきい値をステップ１４で定
める。

このしきい値を用いてステップ１５で領域分割を行なう
。最後にステップ１６において全ての領域について特徴
量に関するヒストグラムが全て単峰であれば終了し、そ
うでない場合にはステップ１３に戻り領域分割を繰返し
て行なう。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のポインティング装置を用いて抽出対象領域の輪郭
を正確に指定する方法は、自然画などの複雑な図形を抽
出するには煩雑な作業となる。

また、色に関する複数の特徴量のヒストグラムから分布
の状態のみに注目してしきい値を定め、繰返し全画面を
領域分割する方法では、明度に変化のある部分が過剰に
分割されたり、明るさや色にあまり変化のみられないと
ころに領域の境界があられれるなど、十分満足すべき輪
郭線を得るには至っていない。

従って本発明の目的は前述の従来技術の欠点に鑑み、複
雑な情景のカラー画像においても、抽出対象領域の輪郭
線を容易に決定できるカラー画像の輪郭線検出方法を提
供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明カラー画像の輪郭線検
出方法は、カラー画像から特定の対象物を抽出し、その
輪郭線を検出する方法において、表示装置に表示された
前記カラー画像を観視しながら、操作者が領域指定手段
を用いて前記特定の対象物の大ざっばな輪郭線を入力す
る第１の過程と、該第１の過程で指示された輪郭線近傍
領域の少なくとも２種類の色彩データの各ヒストグラム
からしきい値を定め、最も顕著で分離し易い色彩の領域
から順次抽出し、より精度ある輪郭線を検出する第２の
過程と、該第２の過程でも精度の不十分な色彩の明確で
ない輪郭線領域についてのみ明度データのヒストグラム
からしきい値を定め、さらにより精度ある輪郭線を検出
する第３の過程と、該第３の過程までで求めた境界と領
域分割できなかった曖昧な輪郭線部分の微分値を求め、
該微分値の大きさと方向から前記第３の過程までで求め
た輪郭線のうち不適当な輪郭線を除外する第４の過程と
を、有することを特徴とするものである。

（実施例） 以下添付図面を参照し実施例により本発明方法を詳細に
説明する。

第１図に本発明に関わる実施例の全体構成のブロック線
図を示す。

画像−人力装置２１はカラー画像を入力してＲ成分。

Ｇ成分、Ｂ成分をそれぞれ画像メモリ２２に記録する。

表示装置２３は画像メモリ２２の内容を表示する。

操作者は表示装置２３に表示された画像を参照し、抽出
対象領域の輪郭線を含むように領域指定手段２４を用い
て太い線で輪郭線探索領域を指定し、この探索領域を探
索領域メモリ２５に記録する。カラー画像変換手段２６
は入力カラー画像データのＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分を明
度成分例えば（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３．２種類の色彩成分例
えばＲ−Ｂ、２Ｇ−Ｒ−Ｂに変換し画像メモリ２２に記
録する。領域分割手段２７は、輪郭線探索領域内のすく
なくとも２種類の色彩データおよび明度データの順にヒ
ストグラムに基づいて、類似した色の領域を逐次抽出と
８− し、結果をカラー画像分割メモリ２８に記録する。

次に輪郭線推定手段２９はカラー画像分割メモリ２８の
内容から５■域の境界を求め、画像メモリ２２のデータ
を用いて近傍画素との色彩の差および明度の差を計算し
て抽出対象領域の輪郭線を推定する。

上述のことをより具体的な過程に従って説明すると以下
のようになる。

過程ｌにおいては操作者がタブレット等を使用して、抽
出したい領域のだいたいの輪郭線を太い線のガイド（１
０画素幅程度）で指定する。この過程は前述の第１図示
ブロック線図の説明における探索領域を探索領域メモリ
２５に記録する所までである。

次に過程１で求められた輪郭線をより精度あるものにす
るため、輪郭線近傍領域で色彩データ、明度データのヒ
ストグラムから領域分離のためのしきい値を定めるので
あるが、この発明の場合色彩データのヒストグラムを求
める過程を先行させ、しかも色彩データについては少な
くとも２種類のデータのヒストグラムを使用する。これ
が過程２である。

この時２種類の色彩データとしては、例えば互いに相関
が低く色の３Ｂ性、明度、彩度１色相との関係が把握し
やすい次式のＸｌ、χ２．Ｘ３画面のうちＸ２．　Ｘ３
を採用するのがよい結果が得られるが、本発明はこれに
限定されるものではなく、データ種類の数も２以上であ
ればよい。

Ｘ１＝　（Ｒ＋（１，＋Ｂ）　／３ Ｘ２＝　Ｒ−Ｂ Ｘ３＝２０−Ｒ−Ｂ 上式のうちＸｉは明度に対応しこれは後述の過程３にお
いて使用される。

過程２においては本例としてはＸ２とｘ３のヒストグラ
ムからしきい値が定められる。この場合量も顕著で分離
し易い色彩の領域から順次抽出し領域に分割していく。

このヒストグラムを用いた領域分割をよりわかり易く示
したのが第２図である。

原画１は分割領域２，３．４と手順ａ、ｂ、ｃを経て推
移していくが、過程２はこ＼では手順ａと手順すよりな
っている。手順ａにおいてはＸ２とＸ３について各ヒス
トグラムがその右側に示しであるが、このなかで最も顕
著で分離し易い領域はｘ２のヒストグラムの単峰部５で
ある。従ってまずこの単峰部５に従ってしきい値が定め
られ分割領域２が求められる。次に手順ａで抽出された
画素について、もう１つの軸ｘ３についてのヒストグラ
ムが計算され、しきい値処理されて分割領域３に到達す
る。

色彩データがそれ以上であれば過程２においては上述の
手順が繰返えされて真の分割領域に漸近させていく。な
お第２図では分割を画面全体で説明しているが、これは
理解を容易にするためで輪郭線を求める場合には最初に
ひいた大ざっばな輪郭線の近傍領域で上述の手順を実行
すればよい。

次に過程３であるが、この色彩データにより領域分割し
ても彩度の低い部分は分割困難となるので、この部分の
み第２図手順Ｃの明度データによるしきい値検出となり
これが過程３である。

過程２，３の関係において過程２が過程３に先行するの
が本発明の特徴であるが、従来例はＸＩ。

Ｘ２．　Ｘ３各値の色彩的な意味を考慮せず、領域分割
においてそれぞれ同等に扱ってきた。本発明は「明度」
を表わすＸｌと物質に固有な性質の「色彩量」を表わす
色差Ｘ２．　Ｘ３とを同等に扱って分割することは好ま
しくないという実験事実に基づいてなされたものである
。人間が同じ１色」の領域と認める部分でも、実際には
明るさが変化している場合が多く、色彩データ（Ｘ２．
　Ｘ３）で分割した後に、さらに同じ部分を明度データ
（χ１）を使って分割すると過剰に分割する傾向があり
、彩度がある程度高く色のはっきりしている場合には、
本発明ではχ１によるしきい値処理は行なわないことに
している。

以上過程２．３は第１図示ブロック線図の説明において
はカラー画像分割メモリ２８に記録する所までである。

次に過程４では最終的な仕上げで、領域分割で求めた境
界とこれまでに分割できながった曖昧な色の部分の近傍
画素との微分値を求め、該微分値の大きさと方向から過
程３までで求めた輪郭線のうち、明確な輪郭線を検出す
る・ 以上が本発明方法の第１から第４の過程の詳細な説明で
あるが、次に分割手段２７の内部構成とその各部の機能
および動作を第３図および第４図を用いて説明する。す
なわち第３図は領域分割手段の内部構成図、第４図は領
域分割手段のアルゴリズムを示すフローチャートである
。

領域分割手段２７は領域指定手段２４で指定した輪郭線
探索領域内の画像の類似した色の領域を逐次抽出して結
果をカラー画像分割メモリ２８に記録するものである。

この内部構成を詳述すれば、処理マスクの設定および処
理画面の選択を行なう処理画像制御部３１、処理マスク
内の画像の頻度分布を計算するヒストグラム作成部３２
、ヒストグラムの最大頻度を示すピーク位置、最大ピー
クの両側の極小位置、２つの極小値の和と最大値との比
などのピーク量を求めるピーク量計算部３３．２種類の
色彩画面のピーク量を比較するピーク比較部３４．２値
化のためのしきい値を決めるしきい値設定部３５、処理
マスク内の画像を２値化するしきい値処理部３６．２種
類の色彩データのしきい値から彩度を判定する彩度判定
部３７より構成されている。これらは第２図示構成ブロ
ック線図より明らかである。

これのアルゴリズムは第４図を参照して説明される。す
なわち、まず、ステップ４１において、探索領域メモリ
２５およびカラー画像分割メモリ２８の内容を参照し、
探索領域内で分割処理の行なわれていない領域を処理マ
スクとして設定する。次に処理マスク内の２種類の色彩
画面の分布頻度をステップ４２で求め、ステップ４３で
各々のヒストグラムのピーク量を算出する。両者のヒス
トグラムのピーク量をステップ４４で比較する。

最も顕著なピークを有するのが色彩画面１の場合にはス
テップ４５へ、色彩画面２の場合にはステップ５２へ進
む。

ステップ４４で顕著な最大ピークを有すると判定された
色彩画面について、ステップ４５あるいはステップ５．
２でしきい値を定め、処理マスク内の領域をステップ４
６あるいはステップ５３でしきい値処理する。しきい値
処理で抽出された領域をステップ４７あるいはステップ
５４で新しい処理マスクとする。

次に変更された処理マスク内の未処理の色彩画面につい
て、ステツー１４日あるいはステップ５５で改めて頻度
分布を計算する。ステップ４９あるいはステップ５６で
求めたしきい値により、ステップ５０あるいはステップ
５７で未処理の色彩画面に対してしきい値処理を行ない
、ステップ５１あるいはステップ５８で処理マスクを変
更する。

ステップ４５およびステップ４９、あるいはステップ５
２およびステップ５６で算出した２種類の色彩成分の上
下限のしきい値が無彩色の点を含んでいるかをステップ
５９で判定し、各色彩成分のしきい値がいずれも無彩色
の点を含んでいる場合、すなわち抽出した領域の彩度が
低いと判定されたときにはステップ６０へ進み、上記以
外の場合には終了する。

ステップ６０では、処理マスク内の明度画面の頻度分布
を計算する。ステップ６１で算出したしきい値を用いて
ステップ６２で処理マスク内の明度画面に対してしきい
値処理を行なって抽出した領域をステップ６３で処理マ
スクとする。

この処理マスクにラベルを付し、結果をカラー画像分割
メモリ２８に記録する。

（発明の効果） 以上詳細に説明してきたように、本発明検出方法を使用
すれば、カラー画像対象物の領域を抽出し、その輪郭線
の大ざっばな位置をまず観視者が指定し画像情報を限定
することから始めて、順次与過程により輪郭線の精度を
上げていく手順により、複雑な情景の画像においても抽
出対象領域の輪郭線が高い確率で検出推定できるととも
に、２種類の色彩成分の頻度分布から類似した色の領域
を抽出し、彩度によって明度成分の頻度分布による抽出
を制御することにより、カラー画像の領域分割が好適に
行なえるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明検出方法に関わる実施例構成のブロッ
ク線図を示し、 第２図は、本発明のヒストグラムによる領域分割を説明
するための図を示し、 第３図、第４図は本発明領域分割手段の内部構成図およ
びアルゴリズムのフローチャートをそれぞれ示し、 第５図は、従来の領域分割方法のアルゴリズムのフロー
チャートを示す図である。 ■・・・原画像 ２．３．４・・・各過程の分割領域 ５．６．７・・・各過程の単峰部 ２１・・・画像入力装置　　　２２・・・画像メモリ２
３・・・表示装置　　　　　２４・・・領域指定手段２
５・・・探索領域メモリ　　２６・・・カラー画像変換
手段２７・・・領域分割手段 ２８・・・カラー画像分割メモリ ２９・・・輪郭線推定手段 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カラー画像から特定の対象物を抽出し、その輪郭線
   を検出する方法において、 表示装置に表示された前記カラー画像を観 視しながら、操作者が領域指定手段を用いて前記特定の
   対象物の大ざっぱな輪郭線を入力する第１の過程と、 該第１の過程で指示された輪郭線近傍領域 の少なくとも２種類の色彩データの各ヒストグラムから
   しきい値を定め、最も顕著で分離し易い色彩の領域から
   順次抽出し、より精度ある輪郭線を検出する第２の過程
   と、 該第２の過程でも精度の不十分な色彩の明 確でない輪郭線領域についてのみ明度データのヒストグ
   ラムからしきい値を定め、さらにより精度ある輪郭線を
   検出する第３の過程と、該第３の過程までで求めた境界
   と領域分割 できなかった曖昧な輪郭線部分の微分値を求め、該微分
   値の大きさと方向から前記第３の過程までで求めた輪郭
   線のうち不適当な輪郭線を除外する第４の過程と、 を有することを特徴とするカラー画像の輪郭線検出方法
   。