JPH0443312B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は２値デイジタル画像の構造解析・特徴
抽出を行うための汎用の画像認識装置に関するも
のである。

従来列の構成とその問題点 従来は、認識対象画像を水平走査して得られた
「０」と「１」の極性を持つ２値デイジタルデー
タ列を入力とし、認識対象画像内の各閉領域に属
する各水平走査線上の連続する同極性のデータ列
であるデータ列部に同一番号を付与するラベリン
グを行なう場合、認識対象画像内の認識物体によ
り構成される閉領域のみのラベリングを行ない、
認識対象画像内の認識物体の背景あるいは穴など
の、認識物体により構成される閉領域とは異なる
極性を持つ閉領域についてはラベリングを行つて
いない。また上記異なる極性の閉領域間の包含関
係を１回の水平走査で求めることができなかつた
ため、各閉領域が包含する閉領域または包含され
る閉領域の特徴量を計算するのに何回も画面を走
査する必要があり、非常に時間を要していた。

第１図は認識対象画像（カメラ視野）を走査
し、認識物体である閉領域（斜視部）についてラ
ベリングを行つた例を示している。第２図はこの
ラベリング結果を示している。この従来の方式に
おいては第２図に示すような各走査線のデータ列
部を用いても、閉領域が包含する閉領域の数、面
積、境界長等を直接得ることはできなかつた。

発明の目的 本発明は前記問題点を解消し、各閉領域間の包
含関係を一回の走査で求めることができる画像認
識装置を提供することを目的とする。

発明の構成 画像のラベリング・構造解析および特徴抽出を
効率よく行うためには各走査線のデータ列のラベ
リングを行つている時に同時に構造解析および特
徴抽出を行う必要がある。

本発明の画像認識装置は認識対象画像内の、認
識物体より構成される閉領域のラベリングを行う
とともに、認識物体の背景または穴などの、認識
物体より構成される閉領域とは異なる極性を持つ
閉領域についても同時にラベリングを行い、各閉
領域間の包含関係をリアルタイムで求め、さらに
各閉領域毎の特徴量を同時に求め、２値画像デー
タの構造解析および特徴抽出を非常に高速で行
い、その情報より高速に画像認識を行なうもので
ある。

実施例の説明 第３図は本発明における一実施例の画像認識装
置の構成を示すブロツク図である。図において、
１０は信号入力端子で、この入力端子１０には画
像走査装置により認識対象画像を走査して得られ
画像走査信号が入力される。１１はこの画像走査
信号を２値のデイジタルデータ列（以下、単にデ
ータ列という）に変換する２値化部である。

１００は２値認識対象画像内の閉領域の包含関
係を表わす画像の構造をリアルタイムで解析する
ラベリング構造解析部である。１２はデータ列に
おいてデータが変化する点、すなわち「０」から
「１」または「１」から「０」に変化するエツジ
点を検出するエツジ検出部である。このエツジ検
出部１２は、例えば第４図に示すような認識対象
画像の認識において、第ｉ走査線のデータ列 が入力された時、点ａ，ｂ，ｃをエツジ点として
検出し、エツジ検出信号１６を出力する。このエ
ツジ点で水平走査線上の連続する同極性のデータ
列部を表現できる。１３，１５は走査されるデー
タ列を１水平走査線遅延させる１水平走査線遅延
部であり、１４は現水平走査線上のデータと１水
平走査線前のデータとの極性を比較し、前記２つ
のデータが共に「１」（又は「０」となつている
同極性の場合ならば、重なり信号１７を出力する
重なり検出部である。この重なり検出部１４は、
例えば第４図において、第（ｉ−１）走査線上の
点ｄ（＝「０」）と第ｉ走査線上の点ｃ（＝「０」）は
同極性のデータであるので重なりを検出し、重な
り信号１７を出力する。

１８は水平走査線の連続する同極性のデータ列
部が閉領域の頂上であるならば、頂上信号を出力
する閉領域頂上検出部である。

この閉領域頂上検出部１８は、例えば第５図に
おいて、第１走査線のデータ列部が閉領域１の最
初の水平走査線上のデータ列部であるので、閉領
域１の頂上として検出する。第１走査線を走査
後、頂上検出信号２１を出力する。また第ｉ走査
線上の閉領域２のデータ列部は第（ｉ−１）走査
線上のどのデータ列部とも重ならず、閉領域２の
頂上となり、第ｉ走査線上の閉領域５のデータ列
部走査後、頂上検出信号２１を出力する。１９は
現水平走査線上のデータ列部が前記１水平走査線
前のデータ列部と重なつたが、前記１水平走査線
前のデータ列部が既に現水平走査線の他のデータ
列部と重なつているダイバージエンスの状態を検
出し、ダイバージエンス検出信号２２を出力する
ダイバージエンス検出部である。すなわち、この
ダイバージエンス検出部１９は、例えば第６図に
おいて、第（ｉ−１）走査線上のデータ列部Ａが
第ｉ走査線上のデータ列部Ｄと重なつているが、
データ列部Ａはデータ列部Ｄと重なる以前にデー
タ列部Ｂと重なつているときにダイバージエンス
が生じている事を検出し、ダイバージエンス検出
信号２２を出力する。

２０は、現水平走査線上のデータ列部が１水平
走査線前のデータ列部と重なつたが現水平走査線
上のデータ列部が前記１走査線前のデータ列部と
重なる以前に、前記１走査線前の他のデータ列部
と重なつており、前記１走査線前のデータ列部と
前記１走査線前の他のデータ列部が同じ閉領域番
号をもつコンバージエンスの状態を検出し、コン
バージエンス検出信号２３を出力するコンバージ
エンス検出部である。すなわち、このコンバージ
エンス検出部２０は、例えば第７図において、第
ｉ走査線上のデータ列部Ｈが第（ｉ−１）走査線
上のデータ列部Ｇと重なつているが、第ｉ走査線
上のデータ列部Ｈが第（ｉ−１）走査線上のデー
タ列部Ｇと重なる以前に第（ｉ−１）走査線上の
データ列部Ｅと重なつているときにコンバージエ
ンスが生じた事を検出し、コンバージエンス検出
信号２３を出力する。

２４はエツジ検出信号１６が入力された時、何
番目のエツジすなわち何番目のデータ列部かをカ
ウントし、またそのエツジの水平方向のアドレス
並びに現水平走査線の番号をカウントしているエ
ツジカウンタ部である。

２５は現水平走査線上のデータ列部において、
閉領域頂上検出信号２１が入力された場合、各デ
ータ列部の集合に付与するカラム番号を１増加さ
せ、当該データ列部に上記カラム番号を付与し、
さらに閉領域番号OFとして上記カラム番号を記
憶させ、また現水平走査線上のデータ列部におい
て、ダイバージエンス検出信号２２が入力された
場合、カラム番号を１増加させ当該データ列部の
カラム番号とし、当該データ列部の閉領域番号と
して当該データ列部が重なつた１水平走査線前の
データ列部の属する閉領域の閉領域番号を当該デ
ータ列部のカラム番号に対応させて記憶させ、ま
た現水平走査線のデータ列部において閉領域頂上
信号もダイバージエンス検出信号も入力されなか
つた場合、当該データ列部が重なつた１水平走査
線前のデータ列部のカラム番号と同じ値のカラム
番号を当該データ列部に付与し、さらにカラムの
先頭、カラムの終了および当該データ列部の
「１」、「Ｏ」の極性をデータ列部に付すカラム番
号設定部である。

すなわち、このカラム番号設定部２５は、例え
ば第６図において、第走査線上のデータ列部Ｂ
が第（−１）走査線上のデータ列部Ａと重つて
おり、かつ閉領域頂上検出信号２１もダイバージ
エンス検出信号２２も出力されないときにデータ
列部Ａのカラム番号をデータ列部Ｂに付与する。
また第走査線上のデータ列部Ｃは閉領域の頂上
であるのでカラム番号を１増加し、データ列部Ｃ
に付与し、その閉領域番号として上記カラム番号
を記憶させ、カラムの先頭フラツグも付与する。
また第走査線上のデータ列部Ｄでダイバージエ
ンスが検出され、カラム番号を１増加してデータ
列部Ｄに付与し、データ列部の閉領域番号として
データ列部Ａの閉領域番号をデータ列部Ｃのカラ
ム番号に対応して記憶させ、カラムの先頭フラツ
グを付与する。また上記データ列部Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄに対しそれぞれ対応する極性を付与する。

２６は現水平走査線上のデータ列部において、
ダイバージエンス検出信号２２が入力された場
合、当該データ列部のダイバージエンスの原因を
表わすフラツグDF₁として、当該データ列部の直
前のデータ列部の閉領域番号を当該データ列部の
カラム番号に対応させて記憶し、さらに前記直前
のデータ列部のダイバージエンスの影響を表わす
フラツグDF₂として当該データ列部の閉領域番号
を前記直前のデータ列部のカラム番号に対応させ
て記憶するダイバージエンスフラツグ設定部であ
る。すなわち、このダイバージエンスフラツグ設
定部２６は、例えば第６図において第走査線の
データ列部Ｄでダイバージエンスが生じている
が、データ列部Ｄのカラム番号に対応させて上記
フラツグDF₁にデータ列部Ｃの閉領域番号を記憶
し、さらにデータ列部Ｄの閉領域番号をデータ列
部Ｃのカラム番号に対応させて上記フラツグDF₂
に記憶させる。

２７は現水平走査線上のデータ列部において、
コンバージエンス検出信号２３が入力された場
合、当該データ列部との重なりが新たに検出され
た１走査線前のデータ列部のコンバージエンスの
原因を表わすフラツグCF₁として前記１走査線前
のデータ列部の直前のデータ列部の閉領域番号を
１走査線前のデータ列部のカラム番号に対応させ
て記憶し、さらに前記１走査線前のデータ列部の
直前のデータ列部のコンバージエンスの影響を表
わすフラツグCF₂として、前記１走査線前のデー
タ列部の閉領域番号を前記１走査線前のデータ列
部の直前のデータ列部のカラム番号に対応させて
記憶するコンバージエンスフラツグ設定部であ
る。

コンバージエンスフラツグ設定部２７は、例え
ば第７図において第走査線のデータ列部Ｈでコ
ンバージエンスが生じているが、データ列部Ｇの
カラム番号に対応させて上記フラツグCF₁にデー
タ列部Ｆの閉領域番号を記憶し、さらにデータ列
部Ｇの閉領域番号をデータ列部下のカラム番号に
対応させて上記フラツグCF₂に記憶させる。

２８は２値化部１１の出力信号を入力とし、上
記カラム番号設定部２５で求められた現水平走査
線上のデータ列部のカラム番号に従つて、カラム
番号毎の面積、モーメント、境界長を求める特徴
抽出部である。

２９はカラム番号設定部２５、ダイバージエン
スフラツグ設定部２６、コンバージエンスフラツ
グ設定部２７、特徴抽出部２８、エツジカウンタ
部２４およびエツジ検出部１２で得られたデータ
を記憶するメモリ部である。

メモリ部２９は、例えば第８図に示すように、
カラム番号に対応してそれぞれの閉領域番号OF、
コンバージエンスフラツグCF₁，CF₂、ダイバー
ジエンスフラツグDF₁，DF₂および面積、第一次
モーメント、第二次モーメント、境界長を記憶
し、また第９図に示すように、エツジ番号に反応
してカラムの先頭および終了フラツグ、カラム番
号およびデータ列部を表わすエツジデータを記憶
し、さらに第１０図に示すように、走査線番号に
対応してエツジ番号を記憶している。

３０は全画素に対して処理した時に、求められ
た情報を整理し、画像を認識するための認識部で
あり、マイクロコンピユータにより構成される。

認識部３０は閉領域が包含している閉領域の番
号を指している前記CF₁および閉領域が包含され
る閉領域の番号を指している前記CF₂を用いる事
により容易に各閉領域の包含関係を明らかにし、
第８図における各閉領域間の包含関係を表現する
ためのレベルフラツグLFをセツトする。

さらに認識部は各カラム毎に計算された特徴量
を用い、同一閉領域番号毎にカラムの特徴量の和
を求め、各閉領域毎の特徴量を計算する。

以上のように構成された本実施例装置につい
て、以下、その動作を説明する。

認識画像として、第１１図に示すものを例にと
つて説明する。

第１１図は画像信号が２値化された後の画像デ
ータを示す図であり、斜線部が認識物体で「１」
の値を持ち、空白部は背景で「０」の値をもつて
おり、認識物体は１個の穴をもつているものとす
る。また空白部および斜線部のデータ列部はそれ
ぞれのエツジ点により表現するものとする。

いま第１１図において、第１走査線のデータ列
部ｌは空白部でありまた最初のデータ列部である
ので、第１３図に示すように、カラム番号として
１、エツジデータとしてｌ、極性のフラツグに
０、カラムの先頭フラツグに１をエツジ番号１に
対応させて記憶する。また第１走査線のエツジ番
号は１であるので、第１４図の走査線番号１に１
を対応させ、さらに第１２図のカラム番号１の
OFに１を対応させそれぞれ記憶する。

第２走査線のデータ列部ｍはデータ列部ｌと重
なる。そこでデータ列部ｌと同じカラム番号を第
１３図のエツジ番号２に対応させ記憶する。また
第２走査線のエツジ番号は２からスタートするの
で第１４図の走査線番号２に２を対応させ記憶す
る。次にデータ列部ｎは斜線部であり閉領域の頂
上である。そこでカラム番号を１増加しエツジデ
ータとしてｎ、極性のフラツグに１、カラムの先
頭フラツグに１をそれぞれ第１３図のエツジ番号
３に対応させ記憶する。また第１２図において、
カラム番号２のOF部に対応させ２を記憶する。
次にデータ列部０はデータ列部ｌと重なるがデー
タ列部ｌは既にデータ列部ｍと重なつており、ダ
イバージエンスが生じている。そこでカラム番号
を１増加し３とし、第１３図のように記憶させ、
第１２図のカラム番号３のOF部はカラム番号１
と同じ１，DF₁部にはダイバージエンスの原因と
なつたデータ列部ｎの閉領域番号２を対応させ、
データ列部ｎのカラム番号２のDF₂部にはダイバ
ージエンスにより影響を受けたデータ列部０の閉
領域番号１を対応させる。

次に第３走査線のデータ列部ｐはデータ列部ｍ
と重なり、第１３図において、エツジ番号５にカ
ラム番号として１、エツジデータとしてｐを対応
させ、またこれは５番目のエツジであり、５を第
１４図の走査線番号に対応させ記憶する。またデ
ータ例部ｑはデータ列部ｎと重なり、第１３図に
おいてエツジ番号６にカラム番号として２、エツ
ジデータとしてｑを対応させ記憶する。一方デー
タ列部ｒはどのデータ列とも重ならない。そこで
カラム番号を１増加し４とし、カラムの先頭フラ
ツグをセツトし、第１３図のエツジ番号７に対応
させ記憶する。

更に第１２図のカラム番号４においてOF部に
３を対応させ記憶する。またデータ列部ｓはデー
タ列部ｎと重なるデータ列部ｎは既にデータ列部
ｑと重なつており、ダイバージエンスが生じてい
る。そこで第１３図のエツジ番号８にカラム番号
として５、エツジデータとしてｓをそれぞれ対応
させ、さらに第１２図においてカラム番号５の
OF部にデータ列部ｎの閉領域番号２を、DF₁部
にはデータ列部ｒの閉領域番号４を対応させ記憶
する。またデータ列部ｒのカラム番号４のDF₂部
にはデータ列部ｓの閉領域番号２を対応させ、デ
ータ列部ｔはデータ列部０と重なり、第１３図の
エツジ番号９に対応させ記憶する。

次に第４走査線のデータ列部ｕはデータ列部ｐ
と重なり、第１３図のエツジ番号１０にカラム番
号として１を対応させ、これは10番目のエツジデ
ータであり、第１４図の走査線番号４に１０を対
応させ、データ列部ｖはデータ列部ｑと重なり、
エツジ番号１１にカラム番号として２を対応させ
記憶する。更にデータ列部ｖはデータ列部ｓとも
重なりコンバージエンスが生じている。そこで第
１２図において、データ列部ｒの閉領域番号４を
コンバージエンスの影響を受けたデータ列部ｓの
カラム番号５のCF₁部に対応させ、データ列部ｓ
の閉領域番号２をデータ列部ｒのカラム番号４の
CF₂部に対応させ記憶する。また第１３図におい
て、データ列部ｒ，ｓの属するカラムは終了し、
データ列部ｒ，ｓのカラム終了フラツグを付与す
る。またデータ列部ｗはデータ列部ｔと重なる。
そこで第１３図のエツジ番号１２にカラム番号と
して３を対応させ記憶する。

次に第５走査線のデータ列部ｘはデータ列部ｕ
と重なる。そこで第１３図のエツジ番号１３にカ
ラム番号として１を対応させ記憶する。またデー
タ列部ｘはデータ列部ｗとも重なりコンバージエ
ンスが生じている。そこで第１２図において、デ
ータ列部ｖの閉領域番号２をデータ列部ｗのカラ
ム番号３のCF₁に対応させ、データ列部ｗの閉領
域番号１をデータ列部ｖのカラム番号２のCF₂に
対応させそれぞれ記憶する。

またデータ列部ｖ，ｗ，ｘは終了するので、第
１３図においてそれぞれのカラム終了フラツグを
付与する。

以上の処理により第１２図によりカラム１とカ
ラム３およびカラム２とカラム５はそれぞれ同一
閉領域であり、閉領域２は閉領域１に、閉領域４
は閉領域２にそれぞれ包含されており、閉領域
２、つまり認識物体は１ケの穴閉領域４をもつて
いる事がわかる。そこで第１２図のLF部は図の
ようにセツトする事ができ、第１２図の閉領域番
号を昇順に書換えれば第１５図のようになり、第
１１図の構造は第１６図の通りである事がわか
る。

更に以上の処理において、同時に各データ列部
の面積、１次モーメント、２次モーメントおよび
境界長を求めておき、エツジデータのカラム番号
と同じカラムのエリアにたし込み、全データが終
了後、同一閉領域番号の特徴量を加える事により
各閉領域毎の特徴量を計算することができる。

発明の効果 従来のラベリング方式では対象物の構造を解析
するためには数回画像データを走査する必要があ
つたが本発明では１回画像を走査するだけで対象
画像の閉領域の包含関係を求める事ができ、また
各閉領域が包含するまたは包含される閉領域の特
徴量も容易にかつ高速に求める事ができる。

またエツジデータにカラム番号を対応させ、し
かもカラム番号と閉領域番号を対応させておく事
により各エツジデータがどの閉領域に属するかが
わかり、更に詳しい特徴量を計算するのに非常に
有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のラベリング方式の例を示す図、
第２図は第１図に示したラベリング方式により得
られたデータ例を示す図、第３図は本発明におけ
る一実施例の画像認識装置の構成を示すブロツク
図、第４図は同実施例における重なり検出部を示
す図、第５図は閉領域頂上検出部を示す図、第６
図はダイバージエンス検出部を示す図、第７図は
コンバージエンス検出部を示す図、第８図〜第１
０図はメモリ部をそれぞれ説明するための図、第
１１図は同実施例装置に入力される画像データ例
を示す図、第１２図〜第１４図はメモリ部の内容
を示す図、第１５図は閉領域番号を付け直した後
の特徴データを示す図、第１６図は画像データの
階層構造を示す図である。 １０……入力端子、１１……２値化部、２９…
…メモリ部、３０……認識部、１００……構造解
析部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少くとも１個の閉領域を含んだ認識対象画像
   を水平走査して得られる２値デイジタルデータ列
   を入力とし、現水平走査線の連続する同極性のデ
   ータ列部と１水平走査線前のデータ列部との重な
   りをチエツクし、重なりがない場合、データ列部
   の集合を表わすカラム番号CFを１増加して当該
   走査線のデータ列部に付与し、さらに当該データ
   列部の属する閉領域の閉領域番号OFとして前記
   カラム番号を記憶する第１の手段と、現水平走査
   線の連続する同極性のデータ列部が１水平走査線
   前のデータ列部と少なくとも一部初めて重なつた
   場合、１走査線前のデータ列部のカラム番号と同
   じ値のカラム番号を当該データ列部に付与する第
   ２の手段と、現水平走査線の連続する同極性のデ
   ータ列部が１水平走査線前のデータ列部と重なつ
   たが、前記１走査線前のデータ列部が既に現水平
   走査線の他のデータ列部と重なつているダイバー
   ジエンスの場合、カラム番号を１増加して当該デ
   ータ列部のカラム番号とし、当該データ列部の閉
   領域番号として前記１走査線前のデータ列部の属
   する閉領域の閉領域番号を当該データ列部のカラ
   ム番号に対応させて記憶し、当該データ列部の、
   ダイバージエンスの原因を表わすフラツグDF１
   として、当該データ列部の直前のデータ列部の閉
   領域番号を当該データ列部のカラム番号に対応さ
   せて記憶し、さらに前記直前のデータ列部の、ダ
   イバージエンスの影響を表わすフラツグDF２と
   して、当該データ列部の閉領域番号を前記直前の
   データ列部のカラム番号に対応させて記憶する第
   ３の手段と、現水平走査線の連続する同極性のデ
   ータ列部が１水平走査線前のデータ列部と重なつ
   たが、当該データ列部が前記１走査線前のデータ
   列部と重なるよりも前に既に前記１走査線前の他
   のデータ列部と重なつており、前記１走査線前の
   データ列部と前記１走査線前の他のデータ列部が
   同じ閉領域番号をもつコンバージエンスの場合、
   現データ列部との重なりが新たに検出された前記
   １走査線前のデータ列部の、コンバージエンスの
   原因を表わすフラツグCF１として、前記１走査
   線前のデータ列部の直前のデータ列部の閉領域番
   号を前記１走査線前のデータ列部のカラム番号に
   対応させて記憶し、さらに前記１走査線前のデー
   タ列部の直前のデータ列部の、コンバージエンス
   の影響を表わすフラツグCF２として、前記１走
   査線前のデータ列部の閉領域番号を前記１走査線
   前のデータ列部の直前のデータ列部のカラム番号
   に対応させて記憶する第４の手段と、現水平走査
   線のデータ列部のカラム番号に対応する特徴項目
   エリアに、各データ列部の面積、境界長、第一次
   モーメント、第二次モーメントをたし込む第５の
   手段と、全水平走査線のデータ列を前記第１〜第
   ４の手段により処理した後、前記各フラツグ
   CF１，DF１，CF２，DF２をもとに画像の閉領
   域の数、各々の閉領域の包含関係および画像の構
   造、構造の深さを求めるとともに、前記第５の手
   段により各カラム毎に計算された特徴を同じ閉領
   域番号を持つカラム毎に加える事により各領域毎
   の特徴を求める第６の手段とを備える事を特徴と
   した画像認識装置。