JPH04172573A - 画像処理方法 - 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、処理対象とならない画素値を周囲の画素値と
してあらかじめ定めておき、画像中における周囲の画素
でない図形が、その図形の形状の特徴を残して連続した
１画素幅の曲線に変換されるように、並列型で判断して
端点や独立点ではなくかつ逐次形で判断して８連結数が
１でありかつ並列型で判断して境界画素である画素をそ
の図形の周囲の画素値に変化させる細線化のための画像
処理方法に関するものである。

従来の技術 ある画像を処理し、その画像の特徴を抽出して画像認識
を行う場合、画像の細線化は重要な処理の一つである。

とくに文字認識などの場合、画像データとしてコンピュ
ータに取り込まれた文字画像を細線化し、文字画像の端
点や分岐点の数を求めることば必要不可欠である。この
ような必要性に基づき細線化に対してはほぼ確立した要
求がある。

すなわち、 （１）線幅１（１画素幅）となる。

（２）線の位置はもとの図形のほぼ中心にくる。

（３）図形の連結性が保たれる。

（４）線図形の端の部分が必要以上に縮退しない。

（５）境界部の凹凸により「ひげコを生じない。

（６）図形の交差部で線が歪まない。

これらの条件のうち、（１）〜（４）の条件は細線化処
理の基本条件と呼ばれ、アルゴリズムを構成する場合、
必ず考慮しなければならない（文献１（長谷部純−他：
画像処理の基本技法、技術評論社、１９６１年、Ｐ６６
〜６７））。

発明が解決しようとする課題 細線化の画像処理方法としては従来、文献２（Ｔｕｒｂ
ｏ　Ｐａ５ｃａｌ　　画像処理の実際　工学社　工学選
書７　安居院　猛他）に述べられているようにＨＩ　Ｌ
Ｄ　Ｉ　ＣＨの手法が知られており、その処理結果に対
する評価は高いものがある。しかしＨＩＬＤＩＣＨの手
法においては、線幅２（２画素幅）の線分の片側だけを
削除する条件を求める場合に、対象画素の８連結数だけ
でなくその周囲の画素の８連結数をも評価するため合計
９回の８連結数の計算を必要とする。したがって高速処
理を要求される場合、処理速度が不十分になるという問
題があった。

本発明はこのような従来の問題を解決するので、処理結
果が良好であるとともに、処理がより高速で行える画像
細線化処理方法を提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明における画像細線化
手法は、画素中に存在し得ない指標的画素値を定義して
おき、画像中の画素を順次走査して対象画素とし、対象
画素が指標的画素値であるときには、対象画素を周囲の
画素値とし、周囲の画素値あるいは指標的画素値でなか
ったときは以下の処理を行うことを特徴とするものであ
る。

■）　並列型で判断して対象画素の上下左右の４近傍の
画素全てが周囲の画素値でなく、かつ並列型で判断して
前記対象画素の上下左右斜めを含めて８近傍の画素のう
ち２つ以上が周囲の画素値でない場合で、並列型で判断
して前記対象画素の８連結数が１であるとき、対象画素
を指標的画素値に変換する。

ＩＩ）　前記Ｉ）の条件に合致した場合であって、１走
査線の進行方向について、対象画素の２つ前の画素が並
列型で判断して、周囲の画素値であり、かつ１走査線の
進行方向について、前記対象画素の１つ前の画素が遂次
型で判断して指標的画素値であり、かつ１走査線の進行
方向について前記対象画素の１つ後ろの画素値が並列型
で判断して周囲の画素値であるとき、対象画素をそのま
ま保存する。

ＩＩＩ）　前記工）の条件に合致した場合であって、１
走査線の並列方向について、前記対象画素の２つ前の走
査線における対象画素の位置に対応した画素が並列型で
判断して周囲の画素値であり、かつ１走査線の並列方向
について、前記対象画素の１つ前の走査線における対象
画素の位置に対応した画素が逐次型で判断して指標的画
素値であり、かつ１走査線の並列方向について、前記対
象画素の１つ後ろの走査線における対象画素の位置に対
応した画素が並列型で判断して周囲の画素値であるとき
、対象画素をそのまま保存する。

さらに、本発明は前記画像細線化手法に加えて、以下の
処理を行うことを特徴とするものである。

ＩＶ）　前記ＩＩ）の条件に合致した場合であって、１
走査線並列方向について、前記対象画素の１つ前の走査
線における対象画素の位置に対応した画素か、あるいは
１つ後ろの走査線における対象画素の位置に対応した画
素が並列型で判断して周囲の画素値であるとき対象画素
を指標的画素値に変換する。

■）　前記ｆｆ１）の条件に合致した場合であって１走
査線の進行方向について、前記対象画素の１つ前の画素
あるいは１つ後の画素が並列型で判断して周囲の画素値
であるとき対象画素を指標的画素値に変換する。

ＶＩ）　前記ＩＶ）およびＶ）の条件の両方に合致する
場１合対象画素をそのまま保存する。

ここで、並列型の処理とは、１回の走査において、画素
値が変化した画素については、未だ変化していないもの
とみなして判断を行うものである。

また、逐次型の処理とは、１回の走査において、画素値
が変化した画素をその変化後の画素値について評価する
ものである。

作用 本発明における上記構成により、線幅２の図形を細線化
する際に、従来のように、周囲の画素の８連結数を評価
し細線化するかどうかの判断をするのではなく、条件Ｉ
Ｉ）〜ＶＩ）を用いて、パターンマツチングで細線化す
るかどうかの判断を行うことにより、画像細線化を従来
の技術より高速に行うことができる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例における画像細線化処理方法
のフローチャートを示す。第１図に示された画像細線化
手法において、条件■は対象画素を指標的画素値に変換
するための条件で、従来の細線化手法と同じ方法である
。すなわち、ステップ１０１で、対象画素が図形の境界
の画素であるか、図形の境界の画素でないのかの判断を
行い、ステップ１０２で対象画素が図形の端点あるいは
独立点であるかそうでないのかの判断を行い（図形の端
点とは、その画素の８近傍に１つだけその画素の画素値
と同じ値を持つ画素値が存在する画素であり、独立点と
はその画素の８近傍が全て周辺の画素値である画素のこ
とである）、さらに、ステップ１０３で対象画素の周囲
の画素の置き換えることにより図形が２つ以上の図形に
分離されるか、分離されないかの判断を行う。対象画素
を周囲の画素に置き換えることにより図形が幾つの図形
に分割されるかどうかは一般に３×３の局所図形の８連
結数を求めることにより計算される。

８連結数の求め方を第２図（りに、またその例を第２図
（１１）に示す。たとえば、第２図（ｂ）のＨ形図形は
中央の対象画素を取り除くことにより左右２つの図形に
分割されるので８連結数は２となり、階段形図形は中央
の対象画素を取り除いてもＬ形図形となり分割されない
ので８連結数は１である。このように、８連結数とは３
×３の局所画像において対象画素を３×３の局所画像の
中央の画素とするとき、その画素を周囲の画素に置き換
えることにより、３×３の局所画像がいくつの図形に分
離されるかを示す数である（ここで画素値は周囲の画素
値をＯとし、図形の画素値を１とする）。

この８連結数を第２図（ａ）を参照して式で示すと Σ　（Ｘ、　　−Ｘ、　　−Ｘ、。１　・　Ｘ、や、）
ここで、Ｉ＝１％３．５．７ Ｘｌ　＝１＝Ｘ＋　　、　　Ｘｅ　　＝ＸＩで表される
。

８連結数が１であるときは対象画素を消去しても図形が
トポロジー的に変化しない。したがって、その対象画素
は消去可能である。画像を細線化する場合は、対象画素
が図形の周囲の画素であり、かつ図形の端点や独立点で
なく、かつ連結数が１でなければならない（本手法では
この条件判断を条件Ｉで行なっている）。したがって、
条件Ｉを満たす対象画素は指標的画素値に変換される。

指標的画素値とは、逐次型処理においてすでに走査され
た画素が細線化されたか否かを表すために用いられる。

すなわち、指標的画素値に変換された画素は細線化すべ
き画素を示している。したがって、図形を順次走査し、
全ての図形が走査された後、指標的画素は周囲の画素に
変換される。もし図形を走査している段階で、対象画素
を指標的画素を用いずに周囲の画素に変化させると、図
形情報に誤りを生じてしまうため指標的画素を用いてい
る。

この条件Ｉを用いると図形は細線化されるが、線幅２の
図形を考えた場合、第３図（ａ）に示すように、全ての
画素が細線化され、図形が無くなってしまう。そこで、
線幅２の画素が全て細線化されるのを防ぐために、ステ
ップ１０４およびステップ１０５で条件■および条件■
を満たすかどうかの判断を行う。

条件■および条件■では、第４図（ａ）　（ｂ）に示す
ようなフローチャートにしたがって処理を行う。

条件■は線幅２の縦縞の図形を細線化する場合に線幅２
の縦縞の図形の右側を細線化しないための条件であり、
ステップ２０１で第４図（１）の模式図を示す全てのＸ
が周囲の画素であるかどうかを判断し、さらにステップ
２０２で同じ（Δが指標的画素であるかどうかを判断し
、これらを満たすときに対象画素をそのまま保存する。

また、条件■は線幅２の横縞の図形を細線化する場合に
線幅２の横縞の図形の下側を細線化しないための条件で
あり、ステップ３０１で第４図（ｂ）の模式図に示す全
てのＸが周囲の画素であるかどうかを判断し、さらにス
テップ３０２で同じくΔが指標的画素であるかどうかを
判断し、これらを満たすときに対象画像をそのまま保存
する。このように条件■と条件■を用いて処理すること
により、第３図（ｂｌ　に示すように、線幅２の図形は
線幅１の図形に細線化される。なお、条件２および条件
３まででも細線化処理としては十分であるが、この条件
２および条件３までの処理であると線幅２、凹凸の高さ
が幅１である凹凸に対して髭を生じる。この髭を生じさ
せないためには、細線化する図形の前処理として図形の
膨張収縮を行い凹凸を取り除くか、あるいは第１図のス
テップ１０６およびステップ１０７で条件■および条件
■に示された処理を行う。

条件■および条件■の処理では、第５図および第６図に
示すようなフローチャートにしたがって処理を行う。条
件■は線幅２の縦縞の図形において、第７図（ａ）に示
す角の部分を検出し指標的画素値に変換する条件であり
、ステップ４０１で条件■を満たしたと判断したときに
、ステップ４０２で第５図の模式図に示すが周囲の画素
値であるかどうかを判断し、またステップ４０３で同じ
くマが周囲の画素値であるかどうかを判断し、いずれか
を満たすと対象画素を指標的画素値に変換する。

また条件Ｖは線幅２の横縞の図形において、第７図（ｂ
）に示す角の部分を検出し、指標的画素値に変換する条
件であり、ステップ５０１で条件■を満たしたと判断し
たときに、ステップ５０２で第６図の模式図に示すが周
囲の画素値であるかどうかを判断し、またステップ５０
３で同じくマが周囲の画素値であるかどうかを判断し、
いずれかを満たすと対象画素を指標的画素値に変換する
。このように条件■と条件Ｖを用いて処理することによ
り、第３図（ｂ）に示すように、条件■で線幅２の縦縞
の右側の細線化された図形の上下端と、条件■で横縞の
下側の細線化された図形の左右端の対象画素は指標的画
素値に変換される。

また、このとき、４つの画素からなる正方形図形では、
全ての画素が指標的画素値に変換されてしまうため、条
件■と条件Ｖが同時に当てはまる第７図（ｃ）に示す角
の部分の画素に対しては、画素を指標的画素値に変換せ
ずに、そのまま対象画素を保持する。この処理が条件■
であり、第１図のステップ１０８に相当する。この条件
■の処理を行うことにより、４つの画素からなる正方形
図形は、第３図（ｂ）に示すように、右下の１つの画素
からなる独立点に細線化される。

このように、条件■および条件Ｖの処理を行なうことに
より本実施例における細線化処理は図形の凹凸に対して
非常に強くなる。

図形の細線化に関して、文献１に述べられているように
次の基本的な６つの条件がある。

（１）線幅１となる。

（２）線の位置はもとの図形のほぼ中心にくる。

（３）図形の連結性が保たれる。

（４）線図形の端の部分が必要以上に縮退しない。

（５）境界部の凹凸により「ひげ」を生じない。

（６）図形の交差部で線が歪まない。

このうち、本実施例における細線化処理において、（３
）の条件は８連結数を考慮していることから満たされて
いる。（１）の条件に関しても先に述べたように、線幅
２の図形を線幅１の図形に細線化することから膚たされ
ている。（２）の条件に関しては第８図に示すように正
方形を細線化した場合、細線化後の図形がもとの正方形
の図形の中心にくることから要求を満足している。（４
）〜（６）の場合に関しては本実施例における細線化手
法を用いて細線化した例を示した第９図（１）〜（ｃ）
にみられるように、（４）〜（６）の条件を満足してい
ることがわかる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ＨＩＬＤＩＣＨの細線化
処理に比べて処理が簡単でかつ高速の細線化が行えると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における画像処理方法を示す
フローチャート、第２図（り　（ｂ）は８連結数の概念
図およびその具体例を説明する図、第３図（ａ）　（ｂ
）は本発明の一実施例における細線化手法を用いて線幅
２の図形を細線化した場合の処理結果を示す概念図、第
４図（ａ）　（ｂ）は同細線化手法における条件■およ
び条件■の処理を示すフローチャート、第５図および第
６図は同細線化手法における条件■および条件Ｖの処理
を示すフローチャート、第７図（ａ）−（Ｃ）は条件■
ないし条件■により細線２の図形のどの画素が検出され
るかを説明する概念図、第８図は正方形図形の細線化処
理を進めた場合の細線化処理の最終結果を示す概念図、
第９図（ａ）〜（ｃ）は本発明における細線化手法を用
いて線幅２の縦縞に１画素を付加した図形を細線化した
場合の処理結果を示す概念図、凹凸を持った図形を細線
化した場合の処理結果を示す概念図、および線幅２の十
字型図形を細線化した場合の処理結果を示す概念図であ
る。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第２図　θ連拮（り龜慰１呂 Ｘ、の８ａａｃ−ブーヌｆ−ヌ１゛又ｉ＋１°ヌｉ＋７
、：Ｑ７’、’　ｊ＝１，３．５．’７　　　　Ｘｔ４
−Ｘｉ×９＝Ｘｌ ルＪ 第３図 ｔ４　＋叶１７−Ｍ］４４ヒ　　　、ト、トヤ■−ｗ　
ｒｌ１４４Ｌ市ト土■Ｉ用友理 汀Ｓ図和↑■１・１ｓｔ、４理 第　／　図　壜−４９１＝Ｊｊｑ埋 第７図 、も （Ｃン 第β図 ｒｃ梼＠杉／＃ｆＪやヒφ諜 敗 第９図 零ｔ４４っｌ≧）廿９７＋Ｍうφ１【イし。 、セ１ □市向

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理対象とならない画素を周囲の画素値としてあら
   かじめ定めておき、画像中における周囲の画素値でない
   図形が、その図形の形状の特徴を残して連続した１画素
   幅の曲線に変換される画像処理方法であって、画像中に
   存在し得ない指標的画素値を定義しておき、画像中の画
   素を順次走査して対象画素とし、対象画素が指標的画素
   値であるときには、対象画素を周囲の画素値とし、周囲
   の画素値あるいは指標的画素値でなかったときは、以下
   の処理を行うことを特徴とする画像処理方法。 I ）並列型で判断して対象画素の上下左右の４近傍の
   画素全てが周囲の画素値でなく、かつ並列型で判断して
   前記対象画素の上下左右斜めを含めて８近傍の画素のう
   ち２つ以上が周囲の画素値でない場合で、並列型で判断
   して前記対象画素の８連結数が１であるとき、対象画素
   を指標的画素値に変換する。 II）前記 I ）の条件に合致した場合であって、１走査
   線の進行方向について、対象画素の２つ前の画素が並列
   型で判断して、周囲の画素値であり、かつ１走査線の進
   行方向について、前記対象画素の１つ前の画素が遂次型
   で判断して指標的画素値であり、かつ１走査線の進行方
   向について前記対象画素の１つ後ろの画素値が並列型で
   判断して周囲の画素値であるとき、対象画素をそのまま
   保存する。 III）前記 I ）の条件に合致した場合であって、１走査
   線の並列方向について、前記対象画素の２つ前の走査線
   における対象画素の位置に対応した画素が並列型で判断
   して周囲の画素値であり、かつ１走査線の並列方向につ
   いて、前記対象画素の１つ前の走査線における対象画素
   の位置に対応した画素が逐次型で判断して指標的画素値
   であり、かつ１走査線の並列方向について、前記対象画
   素の１つ後ろの走査線における対象画素の位置に対応し
   た画素が並列型で判断して周囲の画素値であるとき、対
   象画素をそのまま保存する。 ２、請求項１記載の画像処理方法において、さらに以下
   の処理を行うことを特徴とする画像処理方法。 IV）II）の条件に合致した場合であって、 １走査線並列方向について、前記対象画素の１つ前の走
   査線における対象画素の位置に対応した画素か、あるい
   は１つ後ろの走査線における対象画素の位置に対応した
   画素が並列型で判断して周囲の画素値であるとき対象画
   素を指標的画素値に変換する。 Ｖ）III）の条件に合致した場合であって１走査線の進
   行方向について、前記対象画素の１つ前の画素あるいは
   １つ後の画素が並列型で判断して周囲の画素値であると
   き対象画素を指標的画素値に変換する。 VI）前記IV）およびＶ）の条件の両方に合致する場合対
   象画素をそのまま保存する。