JPH0132547B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は画像シーンの中から所望とする分離画
像のみを高速に抽出するための領域ラベリング回
路に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、画像処理技術が広く応用されるようにな
つてきたが、その中で細胞診やフナの動き解析な
どの例のように画像シーンの中から特定の形状の
ものだけを抽出する技術が必要となる場合が多
い。

例えば視覚付きロボツトにおいて第１図のよう
なシーンからスパナ１３を検出し、その位置を知
る作業がある場合、一般的には入力多値画像を適
当なしきい値で二値化し、次に領域ラベリング法
により各分離画像１１，１２，１３に異なるラベ
ル付けをして分離し、更に各分離画像と既知のス
パナ画像とのマツチングを行ないスパナを検知し
その位置を知る方法をとる。例えば第１図のシー
ンに於て、分離画像１１，１２は既知のスパナ画
像とはマツチせず分離画像１３はマツチするので
スパナであると判定される。しかしマツチングを
とる際の分離画像が多い程処理時間がかかり、ま
たマツチングをとる際に分離画像を既知のスパナ
画像と同じ寸法にする為に行なう拡大・縮小の正
規化の係数の範囲は分離画像の寸法の範囲による
ため、マツチングをとる分離画像をその寸法によ
つて予め制限しておかなければマツチングの処理
時間が長大となり正規化回路の規模も大きくな
る。

このように従来の方法では、画像全体に対し領
域ラベリングを実行した後、各ラベル付けされた
分離画像の形状を求め、しかる後その形状を検査
し、この検査に合格したラベル画像だけを集める
ことで結果を得ているが、この方法では処理が数
段に分かれ、それらの合計の処理時間が多くかか
る。つまり現実には、この処理を高速で行なうこ
とが望まれその回路化が必要とされていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、所望とする分離画像のみを高
速に抽出することが可能な領域ラベリング回路を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は二値画像が走査により連結検査部へ入
力されるとこの入力点の連結モードが一点ずつ検
査されラベル付けされるとともにこの連結性を加
味した基底ラベル番号が連結検査部内の連結表へ
書き込まれる。そして、連結検査部より出力され
たラベル付けされた画像データはラインブロツク
バツフアへ入力されて格納される。一方この画像
データは形状計測部へも入力され、ここではラベ
ル付けされた各分離画像毎の形状データが求めら
れる。この形状データは形状検査部に入力され、
ここでは予め定められた値の範囲内であるか否か
を検査し範囲内である場合はラベル出力表の該当
欄に１を書き込み、範囲外である場合は０を書き
込む。ラベル出力部ではラインブロツクバツフア
より出力された画像データのラベル番号を用いて
連結表の基底ラベル番号を取り出し、この基底ラ
ベル番号に対応するラベル出力表の欄が１か０か
を調べる。そして１に対応するラベル番号の画像
データのみ有効とし、このラベル番号に対応して
連結表より取り出した基底ラベル番号を出力す
る。又、０に対応するラベル番号の画像データは
無効として信号０を出力する。こうすることによ
りラベル出力部からは所望の分離画像のみが基底
ラベル番号付けされて得られるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば比較的小規模な回路構成で、分
離画像のラベリングを行なうと同時に形状制限・
形状検査が行なえるので従来の装置に比べて処理
時間が短くなり実用上都合が良い。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。第２図は本発明の実施例の回路構成を示す
ブロツク図である。

第３図は形状制限の領域ラベリングのシーンを
示す図である。先ず、第２図・第３図を用いて全
体の動作の流れを簡単に説明する。第２図の点線
で囲まれた大ブロツク２２は連結検査部、２５は
形状計測部、２７は形状検査部、又、２４はライ
ンブロツクバツフア、３０はラベル出力部であ
る。第３図ａは線２１より入力される入力二値画
像の例で“１”の点の集まりが分離画像を表わ
し、その他の背景は“０”となつているとする。
この入力二値画像２１は走査により左上から１ド
ツトずつ順次連結検査部２２へ入力されると、そ
こで走査入力点の連結モードが一点ずつ検査さ
れ、その結果の中間ラベルデータ２３がラインブ
ロツクバツフア２４（RAM）に入力される。こ
の中間ラベルデータは第３図ｂに示す画像であ
り、バツフア２４の出力線２９にはラインブロツ
クバツフア２４のバツフアライン数分だけの時間
差をもつて出力される。中間ラベルデータ２３は
形状計測部２５にも入力されるが、ここでは各分
離画像毎にその上下左右の広がり位置を調べ、各
分離画像の形状データを示す形状データ表を作成
し、その更新を行なつている。この形状データ２
６は一ライン毎に形状検査部２７で指定された形
状制限値と比較され、その分離画像が合格か不合
格かを判定し、この判定結果をラベル出力表とし
て作成している。

ラベル出力部３０はラインブロツクバツフア２
４から出力された中間ラベルデータ毎にこのラベ
ル出力表を参照して、合格した分離画像のデータ
のみを出力線３１に出力する。尚、ラインブロツ
クバツフア２４のバツフアリング行数は合格と判
定されるべき分離画像のＹ方向長さの上限値以上
になつているものとする。このラインブロツクバ
ツフア２４は数ライン分の中間ラベルデータを蓄
えることによりラベリングと形状制限の時間を調
整しパイプライン的に結果ラベル画像３１を出力
させる。この最終的な結果ラベル画像は１ドツト
ずつ第３図ｃのように出力されるが、この第３図
ｃの例ではXL＝２〜４、YL＝３〜５、Ｓ＝６〜
10の全てを満足したものを合格としている。（但
し、XL：Ｘ方向のドツト数、YL：Ｙ方向のドツ
ト数、Ｓ：全てのドツト数） 更に詳しく各部の説明を行なう。

第２図に於て、３２は制御回路（コントロー
ラ）であり、例えば連結検査部２２へ入力される
ドツト数を計数することによつて入力ドツトの位
置座標（Ｘ、Ｙ）を求めるとともに、１ライン分
のドツト数が入力されたことを検出して座標デー
タＸ、Ｙ及びライン単位入力信号LFを後述する
回路に出力する。又、この制御回路３２は全体の
回路の動作をタイミング良く制御する機能も持つ
ている。

連結検査部２２は連結モード判定部３３、ラベ
ル決定部３４，レジスタ３５、修正回路３６、基
底探索部３７、連結表３８から構成される。先
ず、連結モード判定部３３は入力された現在点の
連結モードを求めるがこの連結検査について以下
説明する。第４図ａは４連結の連結モードを求め
るためのマスクである。４連結は上下左右に隣接
した“１”の集まりを１つの分離画像とするもの
であるが走査は順次左上から右下へと行なわれて
いるので各点について連結検査は上と左の２連結
を調べれば充分である。第４図ａの中のＣは現在
点の求めたいラベル値で、Ａは１ライン前の上接
点のラベル値、Ｂは直前の左接点のラベル値、
INは線２１から供給された現在点の値である。
このＡ、Ｂはラインブロツクバツフア２４から読
み出されるものである。このＡ、Ｂ、INの値に
よつて第４図ｂのように５つの連結モードに分類
されるが、この連結モード判定部３３で決定され
たモードＭがラベル決定部３４へ送られる。この
ラベル決定部３４はモードＭと連結表３８の値と
から現在点のラベル値Ｃを決定する。このラベル
決定部３４には連結モード判定部３３の場合と同
様に、現在点の上接点(A)及び左接点(B)のラベル値
がラインブロツクバツフア２４より入力される。
モード０は入力二値画像の現在点INの値が“０”
であつた場合でその時のＣのラベル値はＡ、Ｂの
値によらず“０”とする。モード１はＡ、Ｂが
“０”でINが“１”の場合で新しい分離画像が出
現したものとしてレジスタ３５により新しいラベ
ル番号ＮをＣにつける。このレジスタ３５は現在
までに付けられたラベル番号を覚えておくもので
新しい分離画像が出現する毎に更新されている。
モード２と３は各々上接点(A)又は左接点(B)にラベ
ル値“ａ”又は“ｂ”が表われた場合で、その時
は基底探索部３７がそのラベル値で連結表３８を
引く。この連結表は各ラベル値ｌに対応する基底
ラベル番号を収容するテーブルであり、例えば第
３図ｄに示すもので、初期状態としてｌ＝Ｌ(l)と
書かれているが、後に述べるモード４の場合に
は、連結性を加味した基底ラベル番号Ｌ(l)が書き
込まれるので、必ずしもｌ＝Ｌ(l)とはなつていな
い。基底ラベル番号とは同一分離画像に対して複
数のラベル値が付された場合にこれらを代表する
ラベル値であり、通常最も値が小さいラベル値を
用いる。例えば第３図ｂにおいてラベル値３と４
は同一の分離画像に対して付されているので、こ
れを検知した時点（モード４）で連結表３８のラ
ベル値４の内容は基底ラベル番号３に変更されて
いる。基底探索部３７は、Ａ又はＢのラベル値
ａ、ｂを用いて連結表３８を引き、このａ又はｂ
に対応する基底ラベル番号Ｌ(a)又はＬ(b)を取り出
す。この時もしラベル値ｌに対する基底ラベル番
号Ｌ(l)がｌ≠Ｌ(l)となつている場合はl′←Ｌ(l)
l′＝Ｌ(l)となるようにラベル値と基底ラベル番号
が一致するまで探索を繰り返し同一分離画像の基
底ラベル番号を確認する。モード４はＡ、Ｂとも
にラベル値ａ、ｂが表れた場合で、異なるラベル
値が付された分離画像が実は同一の分離画像の部
分であつたことが判明する。この場合は各々Ａ、
Ｂともに基底探索部３７により連結表３８から基
底ラベル番号Ｌ(a)、Ｌ(b)を求め、ラベル決定部３
４はこれらの大小を比較し両分離画像を統合する
ため小さい方の基底ラベル番号を新しい基底ラベ
ル番号としてＣにつける。又、大きい方の基底ラ
ベル番号を小さい方の基底ラベル番号に統合する
ために修正回路３６により連結表３８のａ、ｂの
大きい方の基底ラベル番号を小さい方の基底ラベ
ル番号に書き換える。第４図ｃはこのモード４の
例であり、ａ＝４、ｂ＝３であるが図示しない初
期の連結表ではＬ(4)＝４、Ｌ(3)＝３と書かれてお
り、Ｃのラベル値としては３が当てはまり第３図
ｄに示されるように連結表のＬ(4)＝４をＬ(4)＝３
と書き換える。

以上、４連結について説明したが８連結の場合
は第４図ｄのように左斜め上と右斜め上の二点を
加え、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、INの値によつて連結モ
ードを求め、各モード毎にＥを決めることにより
４連結と同様にラベル番号を求めることができ
る。

次に形状計測部２５の処理について説明する。
形状計測部２５は更新回路１−３９、更新回路２
−４０、形状データ表４１から構成される。先
ず、ラベル決定部３４により決定された現在点の
ラベル値Ｃ（中間ラベルデータ）は信号線２３に
よりラインブロツクバツフア２４へ入力されると
ともに更新回路１−３９にも入力される。このと
き、この現在点ＣのモードＭが連結モード判定部
３３より入力され、又モード４の場合には現在点
のラベル値Ｃが決定される際に基底探索部３７に
より連結表３８から引き出されたＡ、Ｂの基底ラ
ベル番号Ｌ(a)、Ｌ(b)が更新回路１−３９へ入力さ
れる。この更新回路１−３９には上述した制御回
路３２より現在点Ｃのドツト位置（Ｘ、Ｙ）も入
力される。又、更新回路２−４０には制御回路３
２よりライン単位入力信号LFが入力される。形
状データ表４１において各分離画像の形状データ
が更新される（書き換えられる）際には、更新回
路１−３９はドツト単位で更新し、更新回路２−
４０はライン単位で更新する機能を有する。形状
データ表４１は第５図ａに示すように各分離画像
のラベル番号Ｌごとにこの画像の形状データXI、
YI、XE、YE、Ｓが書き込まれているものであ
る。XI、YI、XE、YE、Ｓは各々第５図ｂの例
に示すように分離画像の左端、上端、右端、下端
のドツト位置と面積（総ドツト数）を表わす。こ
こでは４連結の場合について説明する。

先ず、連結モード判定部３３より入力されたモ
ード番号が“０”の時はラベル決定部３４より入
力される現在点のラベル値Ｃも０であり、この場
合は現在点Ｃは分離画像のデータではないので、
更新回路１−３９は形状データ表４１には何も書
き入れない。次にモード番号が“１”の時は、現
在点のラベル値Ｃ＝Ｎが入力されて新しい分離画
像が発生したことになる。この時更新回路１−３
９には現在点Ｃの位置データ（Ｘ、Ｙ）が入力さ
れるが、更新回路１−３９は形状データ表４１の
新しいラベル番号Ｎを記入しその欄に初期値とし
て（Ｘ、Ｙ）を各々書き込む。つまりXI←Ｘ、
YI←Ｙ、XE←Ｘ、YE←Ｙ、Ｓ←１の処理を行
なう。モード２の時には現在点Ｃのラベル値とし
て上接点Ａの基底ラベル番号Ｌ(a)が入力される
が、更新回路１−３９は形状データ表４１のラベ
ル番号Ｌ(a)の欄のＳを＋１する。そして更新回路
２−４０にLF信号が入力された時、つまり現在
点Ｃのドツトラインが信号線２１から全て入力さ
れ終つた時に更新回路２−４０は後述するラベル
出現表４３の基底ラベル番号Ｌ(a)のＱ欄に“１”
が記されていれば形状データ表４１のＬ(a)欄の
YEを＋１する。

モード３の時には現在点Ｃのラベル値として左
接点Ｂの基底ラベル番号Ｌ(b)が入力されるが、先
ず更新回路１−３９は形状データ表４１のラベル
番号Ｌ(b)の欄のＳを＋１する。又、更新回路１−
３９は入力された現在点の位置（Ｘ、Ｙ）のＸ
（ドツト）と形状データ表４１のラベル番号Ｌ(b)
の欄に記されているXE（ドツト）とを比較し、
XE＜ＸであればXEをＸに書き換える（XE←
Ｘ）。XE＞Ｘであれば形状データ表４１をそのま
まにしておく。

モード４の場合には、現在点のラベル値Ｃとと
もに上接点Ａ及び左接点Ｂの基底ラベル番号Ｌ
(a)、Ｌ(b)が更新回路１−３９に入力される。（Ｃ
＝MIN（Ｌ(a)、Ｌ(b)））この時、更新回路１−３
９は形状データ表４１のラベル番号Ｌ(a)、Ｌ(b)の
欄のXI、XE、Ｓの値を各々取り出す。（これら
を各々XI_A、XE_A、XI_B、XE_B、S_A、S_Bとする）
そして比較を行なつてXI_AとXI_Bの内で小さい方、
XE_AとXE_Bの内で大きい方を有効として取り出
す。今、例えばMIN（XI_A、XI_B）＝XI_A、MAX
（XE_A、XE_B）＝XE_Bとする。更新回路１−３９は
形状データ表４１の現在点のラベル値Ｃの欄の
XI、XEにXI_A、XE_Bを書き込む。（XI←XI_A、
XE←XE_B）又、Ｓの欄にS_A＋S_B＋１を書き込む。

（Ｓ←S_A＋S_B＋１）。更にモード２の時と同様
に更新回路２−４０はLF信号が入力されてラベ
ル出現表４３のラベル値ＣのＱ欄に“１”が記さ
れていれば形状データ表４１のラベル値Ｃの欄の
YEを＋１する。こうすることにより基底ラベル
番号Ｌ(a)とＬ(b)の各分離画像は現在点Ｃにより統
合されたものとして以後の処理が行なわれる。

次に形状検査部２７の処理について説明する。
形状検査部２７としては、更新回路３−４２、ラ
ベル出現表４３、MAX形状判定部４４、MIN形
状判定部４５、ラベル出力表４６から構成され
る。以下述べる形状検査はドツトライン一行分の
連結検査が終了する毎に実行されるため、制御回
路３２より出力されたLF信号はMAX形状判定部
４４、MIN形状判定部４５へ入力されてタイミ
ングが計られる。先ず、上述した中間ラベルデー
タが信号線２３により更新回路３−４２へ１ドツ
トずつ入力される。更新回路３−４２は順次１ド
ツトずつ送られてくるラベル番号Ｌに対し、ラベ
ル出現表４３中の同一ラベル番号ＬのＱ欄に
“１”を記入する。ラベル出現表４３は第６図ａ
に示されるものであり、Ｌはラベル番号、Ｑは現
在入力されているラベル番号のライン、Ｐはその
前のラインを表している。つまりこのラベル出現
表４３は現在行及びその前の行にどのラベル番号
の分離画像が表われているか否かを二値データで
示したものである。同図は第３図ｂの矢印で示す
ラインの処理終了時のラベル出現表の状態を示し
ている。

このラベル出現表４３中のＰ、Ｑ行のデータは
MAX形状判定部４４、MIN形状判定部４５へ入
力されると共に、上述した様に更新回路２−４０
にも送られるが、ここでは現在終了行（Ｑ行）に
当該ラベル番号の分離画像が存在するか否かの判
断基準とされる。

第６図ａのラベル出現表のＱ欄の値が“１”の
ラベル番号の分離画像は現在（終了）行に出現し
たものであるが、この場合MAX形状判定部４４
は形状データ表４１から当該ラベル番号のXI、
XE、YI、YE、Ｓを信号線２６により取り出し、
XL＝XE−XI、YL＝YE−YIを計算し、これが
予め指定された上限値に対し XL≦XLMAX YL≦YLMAX Ｓ≦SMAX に全て入つているかどうかをチエツクする。そし
て１つでも満足していないものがある場合にはそ
のラベル番号の分離画像は不合格であり、無効に
すべきなのでラベル出力表４６の当該ラベル番号
のOUT欄に“０”を記入する。このラベル出力
表４６は第６図ｂに示されるものでありラベル番
号に対応するOUT欄は初期状態として全て“１”
に設定しておく。このMAX形状判定はLF信号が
供給される毎に行なわれる。

次にラベル出現表のＰ＝１、Ｑ＝０のラベル番
号の分離画像は前行までに分離画像が終了した
（途切れた）ものである。この場合MIN形状判定
部４５は形状データ表４１から当該ラベル番号の
XI、XE、YI、YE、Ｓを取り出し、MAX形状
判定部４４と同様にXL、YLを計算しこれらが予
め指定された下限値に対し XLMIN≦XL YLMIN≦YL SMIN≦Ｓ の１つでも満たさないものがあるかどうか検査
し、ある場合には上限値の場合と同様にラベル出
力表４６中の当該ラベル番号のOUT欄に“０”
を記入してそのラベル番号の分離画像を無効とす
る。このMIN形状判定は分離画像が終了する
（途切れる）毎に行なわれるが、MIN形状判定部
４５はLF信号が入力されるとラベル出現表４３
にＰ＝１、Ｑ＝０なるラベル番号があるか否か調
べ、ある場合にのみ上述した動作を行なう。尚、
以上の動作が終了した後ラベル出現表４３が一行
毎にシフトされてＰにはＱが、Ｑには新しい行の
データを入力するためクリアされる。

次にラベル出力部３０について説明する。ライ
ンブロツクバツフア２４から信号線２９により１
ドツトずつ出力される中間ラベルデータのラベル
番号を基にして、ラベル出力部３０は基底探索部
３７により連結表３８を引く。つまり中間ラベル
データ（ラベル番号）に対する基底ラベル番号を
調べ、ラベル出力部３０はこの基底ラベル番号に
よりラベル出力表４６を引く。そして、ラベル出
力表４６中の該当する基底ラベル番号のOUT欄
が“０”であれば無効ラベル番号として信号線３
１により“０”を出力する。又、OUT欄が“１”
であれば有効ラベル番号として該当する基底ラベ
ル番号を出力する。なお、ラインブロツクバツフ
ア２４からの出力が“０”の場合は画像点ではな
いのでそのまま“０”を出力する。

以上述べたように本発明によれば１ドツトずつ
入力された二値画像データの分離画像のラベリン
グを行なうと同時に分離画像の形状制限、形状検
査を行なうことが可能となる。よつて従来の、処
理が数段に分かれた領域ラベリング回路に比較し
て高速に形状制限の施されたラベル画像を得るこ
とが出来、実用上大変に都合が良い。また後段の
認識処理の際も形状制限の施された少数のラベル
画像についてのみマツチングをとればよいので、
むだな計算を省略し高速化を計れる。

尚、本実施例では形状検査をXLMAX、
YLMAX、SMAX、XLMIN、YLMIN、SMIN
の６個について行なうものを示したが、この中の
一部に限つて行なうことも可能であり、他のパラ
メータを用いることも出来る。

形状データ表はラベル番号で引くように実施例
を示したが、二つの分離画像が統合した場合統合
されて不要となつた方のラベル番号の形状データ
表の欄が不要になるので、形状データ表のアドレ
スを管理し、統合により不要になつた欄は再利用
できるようにすれば欄の無駄がなくなる。

又、実施例では出力ラベル番号を合格して残つ
た番号としているが合格して出力される順に１か
らの通し番号に整理することも出来るし、合格画
像部分だけを“１”出力した二値出力画像を得る
ことも簡単に出来る。

更に、実施例では出力として結果ラベル画像だ
けを示しているが、形状制限の為にもとめた各分
離画像の形状データを外に出力し、以後の処理に
役立てることも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は形状制限のシーンを示す図、第２図は
本発明の実施例の回路構成図、第３図は形状制限
の領域ラベリングの例を示す図、第４図は連結モ
ードを説明するための図、第５図は形状データを
説明するための図、第６図は形状検査を説明する
ための図である。 ２１……入力二値画像、２２……連結検査部、
２３，２９……中間ラベルデータ、２４……ライ
ンブロツクバツフア、２５……形状計測部、２６
……形状データ、２７……形状検査部、２８……
ラベル出力データ、３０……ラベル出力部、３１
……結果ラベル画像、３２……制御回路、３３…
…連結モード判定部、３４……ラベル決定部、３
５……レジスタ、３６……修正回路、３７……基
底探索部、３８……連結表、３９……更新回路
１、４０……更新回路２、４１……形状データ
表、４２……更新回路３、４３……ラベル出現
表、４４……MAX形状判定部、４５……MIN形
状判定部、４６……ラベル出力表。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二値画像を走査して各点のデータを順次入力
   し、前記二値画像中で各入力点の属する分離画像
   を示すためのラベル番号を前記入力点の周囲点と
   の連結状態から順次決定して出力する連結検査部
   と、 この連結検査部より出力されたラベル番号を順
   次収容し所定時間後に順次出力するラインブロツ
   クバツフアと、ラベル番号とこのラベル番号に対
   応する前記分離画像の形状に関する形状データと
   を対応させて収容する形状データ表と、前記連結
   検査部より出力されたラベル番号が新しいラベル
   番号である場合には前記形状データ表にこの新し
   いラベル番号及びその形状データの初期値を設定
   し、前記連結検査部より出力されたラベル番号が
   既存のラベル番号である場合には前記形状データ
   表の当該ラベル番号の形状データを更新する形状
   計測部と、少なくとも前記形状計測部によりデー
   タの更新が施されたラベル番号毎に前記形状デー
   タ表の形状データと予め定められた値とを比較
   し、この値を満たさないラベル番号についてはこ
   のラベル番号に対応する前記分離画像の出力を阻
   止する情報を格納する形状検査部と、前記ライン
   ブロツクバツフアより順次出力されたラベル番号
   を入力し前記形状検査部にこのラベル番号に対応
   する前記分離画像の出力を阻止する情報が格納さ
   れていない場合のみこのラベル番号を出力するラ
   ベル出力部とを具備したことを特徴とする領域ラ
   ベリング回路。