JPH0148587B2

JPH0148587B2 -

Info

Publication number: JPH0148587B2
Application number: JP58182589A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Miki
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1989-10-19
Also published as: JPS6074092A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の属する技術分野〕画像情報処理回路に関する。特に、パターン認
識のための手段の一つの手段として適する二値画
像の対象物の輪郭形状情報を一次元情報に圧縮す
る回路に関する。〔従来技術の説明〕画像計測において重要な対象物の輪郭形状の計
測には第１図に示す輪郭追跡法が多用される。こ
の方法は２値画像の対象物１２の輪郭を時計回り
１３、または反時計回りに追跡して対象物の輪郭
を一周し、第２図に示すような８方向のチエイ
ン・コードまたは上下左右の４方向のコードを用
いて、追跡方向を逐次同定し、対象物の輪郭に関
する二次元情報を一次元情報に圧縮している。こ
の輪郭追跡を高速に行うためにはハードウエアに
依存する方法もあるが、回路が複雑になりそのよ
うな従来回路例は少い。また、CPUなどを用い
て輪郭追跡法に伴う方向判断を行うと、リアルタ
イム処理が難しく高速処理に適しない欠点があつ
た。〔発明の目的〕本発明は、従来の輪郭追跡法に代る方法を用い
て輪郭形状の計測を行い、前述の画像高速処理に
伴う輪郭追跡法の欠点を除去する回路を提供する
ことを目的とする。〔発明の要点〕本発明は、輪郭追跡法によるチエイン・コード
の直接生成に代り、まずラスター・スキヤンによ
りコンテイメント・コードを発生し、このコード
を加工して２値画像の輪郭形状に対応するチエイ
ン・コードを生成するもので、水平同期および垂直同期にしたがつて平面走査
された２値画像が入力する入力端子と、この端子
の信号が表わす各画素に画像領域毎番号付けを行
う回路と、上記入力端子に入力する信号が表わす
画面の隣接する４個の画素についてコンテイメン
ト・コードを発生する回路と、各画素毎に上記画
像領域の番号およびその画素の上記コンテイメン
ト・コードを一組として記憶する記憶回路と、こ
の記憶回路に接続されこの記憶回路の記憶内容の
アドレス並べ換えを行うプロセツサを備え、このプロセツサは、上記記憶回路の記憶内容の
読出し順序が上記画像領域の輪郭を一周するチエ
イン・コードと同等になるようにアドレス並べ換
えを行う手段を含むことを特徴とする。〔実施例による説明〕本発明を図面に基づいて説明する。第３図は実施例回路の構成を示すブロツク構成
図である。まず、第３図に基づき本実施例回路の構成を説
明する。この回路は、計測対象である二値画像を
ラスター・スキヤンを行つて得られる「１」およ
び「０」の二値信号を入力する画像信号入力端子
３０と、コンテイメント・コード発生回路３１
と、コントロール・ロジツク回路３２と、領域番
号付け回路３３と、チエイン・コード発生回路３
４と、タイミング発生回路３５とを備え、さら
に、コンテイメント・コード発生回路３１は１水
平走査周期の遅延を与えるワンライン・メモリ３
１１および２×２マスク回路３１２とを備え、ま
た、チエイン・コード発生回路３４は番号バツフ
ア回路３４１、番号セレクタ回路３４２、デー
タ・メモリ３４３、並べ換えプロセツサ３４４
と、コンテイメント・コード・カウンタ３４５と
を備えている。次に、第３図に基づき本実施例回路の接続を説
明する。端子３０は図示されていない画像信号源
に接続されていて、この画像信号をコンテイメン
ト・コード発生回路３１に入力するように接続さ
れる。コンテイメント・コード発生回路３１の出
力はコントロール・ロジツク回路３２の入力に接
続される。コントロール・ロジツク回路３２のコ
ンテイメント・コード出力は領域番号付け回路３
３に入力に接続され、また、コントロール・ロジ
ツク回路３２のコントロール信号出力はチエイ
ン・コード発生回路３４の番号セレクタ回路３４
２の入力にも接続されている。さらに、コントロ
ール・ロジツク回路３２のコンテイメント・コー
ド出力はチエイン・コード発生回路３４のデー
タ・メモリ３４３の入力に接続され、また、コン
トロール・ロジツク回路３２のタイミング信号出
力はチエイン・コード発生回路３４のコンテイメ
ント・コード・カウンタ３４５の入力に接続され
ている。また、領域番号付け回路３３の出力はチ
エイン・コード発生回路３４の番号バツフア回路
３４１の入力に接続されている。番号バツフア回路３４１の出力は番号セレクタ
回路３４２の入力に接続される。番号セレクタ回
路３４２からの領域番号信号出力はデータ・メモ
リ３４３の入力に接続され、また、コンテイメン
ト・コード・カウンタの出力はアドレスとしてデ
ータ・メモリ３４３に与えられるように接続され
る。データ・メモリ３４３の出力は並べ換えプロ
セツサ３４４の入力に接続される。タイミング発生回路３５の出力はチエイン・コ
ード回路のデータ・メモリ３４３および番号バツ
フア回路３４１の入力に接続される。次に、本発明回路の動作の説明に先立つて、こ
の説明に用いられる第３図から第１３図までの図
面および第１表から第４表までの表の要点を説明
する。第３図は、前述のように本実施例回路の構成を
示すブロツク構成図である。第４図は、第３図の２×２マスク回路に入力す
る隣接する４個の画素により構成されるマスク・
パターンの４つの枠の名称を示すもので、図の枠
ａと枠ｂとの１組をマスク・パターンの上ライン
と言い、枠ｃと枠ｄとの１組をマスク・パターン
の下ラインと言う。第５図は、画面５０上の対象物の輪郭５２と、
対象物を２個の領域に切断する線５３とにより、
画面５０の領域を３部分に分割した状態を示すも
ので、対象物領域の２部分のそれぞれに「１」お
よび「２」の領域号を付し、背景領域の部分に
「０」の領域番号を付してある。第６図は、第５図に示す対象物の輪郭に沿うマ
スク・パターンを示す図で、マスク・パターンの
４個の画素の内、斜線の施されている画素はラス
ター・スキヤンにて得られた「１」値の信号を示
し、この信号は第５図における対象物領域にその
画素が属することを示し、また、空白の画素は
「０」値の信号に対応し、背景領域にその画素が
属することを示す。なお、本図における対象物輪
郭線上の黒点はマスク・パターンの４つの画素の
共通点を示す。第７図は、第６図に記入した矢印付き線ｃにて
定まる線上に発生するマスク・パターンを示す図
である。ただし、対象物の左側および右側にある
背景のマスク・パターンは省略してある。第８図は、第５図に示す対象物の輪郭上のコン
テイメント・コードを左下側コードおよび右上側
コードに分類して示したものである。ここで、左下側コードとは、第１２図に示すコ
ンテイメント・コードCcのうち、左側コードで
ある番号１、８、９、11および13のコンテイメン
ト・コード番号３のコンテイメント・コードの総
称であり、右上側コードとは、右側コードである
番号２、４、６、７および14の番号12のコンテイ
メント・コードの総称である。ただし、番号５お
よび10のコンテイメント・コードはそれぞれ番号
１と４とのコンテイメント・コードおよび番号２
と８のコンテイメント・コードとが結合したもの
として取扱うこととする。図の対象物の輪郭上に
短い縦線で示した部分８０上のコンテイメント・
コードは第３表の領域番号「１」の左下側コード
に所属し、輪郭線に沿つて破線の付されている部
分８１上のコンテイメント・コードは領域番号
「１」の右上側コードに所属し、輪郭上に付した
丸印で示した部分８３および８４上のコンテイメ
ント・コードは領域番号「２」の右上側コードに
所属し、輪郭上の×印で示した部分８２上のコン
テイメント・コードは領域番号「２」の左下側コ
ードに所属し、輪郭上の黒丸印で示した部分８５
上のコンテイメント・コードは領域番号「2′」の
左下側コードに所属し、そして輪郭線に沿つて実
線の付されている部分８６上のコンテイメント・
コードは領域番号「2′」の右上側コードに所属す
る。なお、図において符号８００および符号８５
０で示される部分面はそれぞれ領域「１」および
「２」を示し、符号８２５および８７５の付され
た円に囲まれた部分はそれぞれＵシエープの彎曲
箇所および∩シエープの彎曲箇所をそれぞれ示
す。第９図から第１２図は第２表から第４表にコー
ドが順次変換する過程を示す論理流れ図であつ
て、並べ換えプロセツサ３４４の動作を示す。す
なわち、データ・メモリ３４３の記憶内容が画像
対象の輪郭を一周するチエイン・コードに変換さ
れる過程を示す。第９図は第１０および第１１図の過程の大要と
その順序を示すものであり、第１０図の過程にお
いて第２表から第３表に示す変換が行われ、第１
１図の過程において第３表から第４表の変換が行
われる。第１２図は、マスク・パターンと、コンテイメ
ント・コードCcと、時計まわりのチエイン・コ
ードCdとの対応を示すもで、チエイン・コード
には方向符号も添記されている。このコンテイメント・コードCcは、４個の画
素の組合せをコード化したもので、第４図に示す
マスク・パターンの枠ａ〜ｄの画素に対してａは
「１」、ｂは「２」、ｃは「４」、ｄは「８」の重み
づけを行つて、４個の画素の組合せについて
「０」〜「15」の番号を与えたものである。この
コンテイメント・コードCcは、４個の画素の組
合せを示しており、マスク・パターンが決まれば
自動的に付すことができ、第１２図に示すような
チエイン・コードとの対応関係をもつ。第１３図は、彎曲点の左端のマスク・パターン
との組合せを示すもので、彎曲点ペアと言う。彎
曲点には上に凸の場合と、下に凸の場合と、上に
凹（以下、Ｕシエープと言う。）の場合と、下に
凹（以下、∩シエープと言う。）の場合とがある。
彎曲点ペアの間に介在するコンテイメント・コー
ド番号３および12に対応するマスク・パターンの
数によつて、彎曲点の名称は影響されない。第１表は、チエイン・コード発生回路３４の番
号セレクタ回路の判断基準を示すもので、コント
ロール・ロジツク回路からのコンテイメント・コ
ードに対応して番号バツフア回路３４１に一時記
憶されている枠を選択する基準であつて、選択さ
れた枠内の領域番号がデータ・メモリ３４３に与
えられる。第２表は、第６図の対象物の輪郭に沿うて生成
されたマスク・パターンに基づき、データ・メモ
リ３４３に記憶される領域番号およびコンテイメ
ント・コードを示す。ただし、領域番号の行に示
した×印は領域番号が番号セレクタ回路３４２に
選択されない場合を示す。第３表は、第８図に示す領域番号および左下側
コードと右上側コードとを組合せることにより作
成されるテーブルに、それぞれの組合わせに所属
するコンテイメント・コードを第１０図の論理流
れ図に示す方法に従つて処理された状態を示す。第４表は、第３表に示すように分類されたデー
タを第１１図の論理流れ図に示す処理を経て画像
領域の輪郭を一周するチエイン・コードに変換さ
れた状態を示す。コンテイメント・コードを併記
し、本表と第３表との関連を明確にするととも
に、データが圧縮された状態も示すものである。

【表】

〔利用形態〕

(1) 二値画像の再生および輪郭点座標の計算第１４図に示すXY座標データ・メモリ３２
を第３図に示す回路に付加することにより、画
像再生および座標計算を行うことができる。す
なわち、このXY座標データ・メモリは、コン
トロール・ロジツク回路より上の凸の彎曲点ペ
アが現われた時に、番号８のコンテイメント・
コードを示す輪郭上の点の座標を記憶する回路
である。この座標の示す点は対象物の輪郭を一
周するチエイン・コードを作成する際の始点を
示すもので、この点の座標とチエイン・コード
とを用いて、もとの二値画像が再生できる。ま
た、各輪郭点の座標の計算も行うことができ
る。 (2) 極座標方式による輪郭形状の表現第１５図および第１６図に基づき説明する。第１５図は対象物の輪郭１３０と対象物上の
定点１３１例えば重心の座標（Xc、Yc）およ
び始点１３２の座標（X₀、Y₀）および定点１
３１を原点とし、定点１３１と始点１３２とを
結ぶ線を極座標の基準線とし、対象物の輪郭上
を極座標を示すベクトル１３５が移動してゆく
状態を示すものである。第１６図の横軸は輪郭点の順序番号または基
準線となすベクトル１３５の偏移角１３４を示
し、縦軸はベクトル１３５の長さすなわち重心
１３５から輪郭１３０上の点までの距離を示
す。図は始点１３２を原点として画かれてい
る。この方法によつて輪郭形状情報を表現するこ
とができるが、このときにチエイン・コードを
利用すると、定点からの輪郭上の点との距離
Riの計算を容易に行うことができる。すなわち、任意の輪郭上の点の座標を（Xi、
Yi）とし、始点と定点間の距離をR₀とすれば R₀ ²＝（X⁰−Xc）²＋（Y₀＋Yc）² で求まり、以下、隣接する輪郭上の点の座標の
変化は、それぞれ下記のようにチエイン・コー
ドに対応する。すなわち、Ｘ座標の「＋１」の変化は番号１、２、８の
チエイン・コードの出現に対応し、したがつて Ri²＝（R_i-1）²＋２（Xi−Xc）＋１Ｘ座標の「−１」の変化は、番号５、４、６
のチエイン・コードの出現に対応し、したがつ
て Ri²＝（R_i-1）²＋２（−Xi−Xc）＋１Ｙ座標の「＋１」の変化は、番号３、４、12
のチエイン・コードの出現に対応し、したがつ
て Ri²＝（R_i-1）²＋２（Yi−Yc）＋１また、Ｙ座標の「−１」の変化は、番号７、
８、６のチエイン・コード出現に対応し、した
がつて Ri²＝（R_i-1）²＋２（−Yi−Yc）＋１により、輪郭上の点と定点との距離を求めるこ
とができる。 (3) 面積および周長の計算対象物の面積積の算出は、上記(1)の方法によ
り求まる輪郭点の座標に基づき、その輪郭点が
右側コードに属するか左側コードに属するかを
判別し、右側コードに属するときは加算し、左
側コードに属するときは減算を行つて減算を行
つて輪郭を一周することにより行うことができ
る。この場合、座標は始点を原点とする座標で
あつてもよい。また、周長の算出は、一行のラスター・スキ
ヤンにて得られる一連のマスク・パターンに
て、コンテイメント・コードが番号１、２、
４、７、８、11、13、14の場合「√２／２」と
して計測し、コンテイメント・コードが番号
３、６、９、12の場合「１」として計測するこ
とによつて行うことができる。〔発明の効果〕本発明は、ラスター・スキヤンにより二値画像
に輪郭形状に対応するチエイン・コード生成でき
るので、従来の輪郭追跡法による輪郭形状計測に
比べて簡単なハードウエアにてリアルタイム処理
を行うことができる。また、二値画像を一次元データに変換している
のでデータ圧縮が行われ、したがつて信号の伝送
および記憶に便利である。さらに、対象物の形状情報として面積、周長の
ほかに、外周の凹凸情報も得られ、パターン認識
のときの外形形状の識別に便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は輪郭追跡法を説明する模式図。第２図
はチエイン・コードを説明する図。第３図は本発
明の実施例回路の構成を示すブロツク構成図。第
４図は２×２マスク・パターンの枠名称の説明
図。第５図は画像の領域番号を示す説明図。第６
図は輪郭のコンテイメント・コード発生状態を示
す図。第７図は特定のラスター走査によるコンテ
イメント・コードの発生状態を示す図。第８図は
輪郭の領域番号を示す説明図。第９図〜第１１図
は並べ換えプロセツサの動作を説明する論理流れ
図。第１２図は信号の対照図。第１３図は彎曲点
ペアの説明図。第１４図はXY座標データ・メモ
リと入出力の接続を示す図。第１５図および第１
６図は極座標方式による輪郭形状表現の説明図。１１……走査線、１２，１３０……対象物輪
郭、３０……画像信号入力端子、３１……コンテ
イメント・コード発生回路、３２……コントロー
ル・ロジツク回路、３３……領域番号付け回路、
３４……チエイン・コード発生回路、３５……タ
イミング発生回路、５０……画面、５２……対象
物の輪郭、５３……対象物領域切断線、９０……
座標データメモリ、９１……Ｘ座標信号入力端
子、９２……Ｙ座標信号入力端子、１３１……定
点、１３２……始点、１３３……領域番号上の任
意点、１３４…偏位角、１３５……極座標ベクト
ル、３１１……ワンライン・メモリ、３１２……
２×２マスク回路、３４１……番号バツフア回
路、３４２……番号セレクタ回路、３４３……デ
ータ・メモリ、３４４……並べ換えプロセツサ、
３４５……コンテイメント・コード・カウンタ。

Claims

【特許請求の範囲】１水平同期および垂直同期にしたがつて平面走
査された２値画像が入力する入力端子と、この端子の信号が表わす各画素に画素領域毎の
番号付けを行う回路と、上記入力端子に入力する信号が表わす画面の隣
接する４個の画素についてこの４個の画素の組合
せを示すコンテイメント・コードを発生する回路
と、各画素毎に上記画素領域の番号およびその画素
の上記コンテイメント・コードを一組として記憶
する記憶回路と、この記憶回路に接続されこの記憶回路の記憶内
容のアドレス並べ換えを行うプロセツサとを備え、このプロセツサは、上記記憶回路の記憶内容の
読出し順序が上記画像領域の輪郭を一周するチエ
イン・コードと同等になるようにアドレス並べ換
えを行う手段を含むことを特徴とする輪郭形状情
報抽出回路。