JPH0454263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、抽出対象となる画像を状態１、それ
以外の画像を状態０で表わした二値画像から雑音
を効率的に除去する二値画像の雑音除去方法に関
する。

(2) 技術の背景 一般に、物体の輪郭を画像として抽出するに
は、テレビジヨンカメラ（以下TVカメラとい
う）等で物体を撮影し、この撮影画像をADコン
バータで多値レベルのデイジタル濃淡画像に変換
した後、このデイジタル濃淡画像を微分処理、平
滑化処理し、更に閾値処理、細線化処理を施して
物体の輪郭（一般には閉ループを構成している場
合が多い）を状態１で表した二値画像を得るよう
にすればよい。この場合において、微分処理や閾
値処理等により上記二値画像は輪郭を構成する画
像のみを状態１とするようになつているが、照
明、TVカメラ、ADコンバータ等の外部要因に
基づき上記二値画像にはそれ以外の部分にも雑音
として状態１の画像が残存してしまうという事態
を生ずる。

(3) 従来技術と問題点 そこで、このような二値画像から雑音を除去す
るための従来の方法としては、例えば論理フイル
タを用いる方法があるが、この論理フイルタを用
いる方法にあつては、二値画像上一画素から成る
孤立点が状態１であるような場合に、当該孤立点
を雑音として除去するというものであることか
ら、ひげ状の雑音や数画素程度の雑音を除去し得
ないという不具合を生ずる。

(4) 発明の目的 本発明は以上の観点に立つて為されるものであ
つて、その目的とするところは、二値画像上にお
いて生ずる種々の雑音を確実に除去できるように
した二値画像の雑音除去方法を提供することにあ
る。

(5) 発明の構成 そして、本発明の基本的構成は、物体の輪郭が
一般に閉ループを構成していることに着目したも
ので隣接する画素の濃淡レベルの比較により極点
を抽出する極点抽出手段と二値化手段を具備し
て、多値レベルの濃淡画像の粗輪郭を抽出したル
ープ二値画像中から雑音を除く二値画像の雑音除
去方法であつて、抽出対象となる画像を状態１、
それ以外の画像を状態０で表わした二値画像をマ
トリツクス状に整列した画素単位に細分し、任意
の注目画素とこの注目画素を囲繞する八つの周辺
画素とでウインドウを構成し、上記注目画素が状
態１である場合において当該注目画素が抽出対象
となる画像上の画素でないとする条件をウインド
ウ内の周辺画素の配置関係から予め割り出してお
き、この条件を満たすときに上記注目画素を雑音
として検出しこれを状態０の画像に変更すること
により雑音を除去するようにした二値画像の雑音
除去方法にある。

(6) 発明の実施例 以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。

先ず、本発明に係る雑音除去方法を説明する前
に二値画像の抽出方法を簡単に説明すると、これ
は、第１図乃至第３図に示すように、テーブル１
上に載置した物体２を例えばTVカメラ３で撮影
し、この撮影画像をADコンバータ４で多値レベ
ルのデイジタル濃淡画像に変換した後、このデジ
タル濃淡画像を二値画像抽出回路５で物体の輪郭
を示すレベルの状態１で表わした二値画像に変換
するものである。この場合において、上記二値画
像抽出回路５は、ADコンバータ４からデイジタ
ル濃淡画像信号を微分処理等してデイジタル濃淡
画像の濃淡レベルを強調した後、閾値処理して物
体の輪郭部分をある幅をもつて抽出し、しかる
後、細線化処理して物体２の輪郭線を状態１で抽
出するものである。このようにして得られた二値
画像をアナログ的に表わした例が第３図に示され
ている。第３図において、抽出された二値画像Ｚ
は、一般に、物体２の輪郭線を示す状態１の閉ル
ープ画像Z₁と状態０の閉ループを構成しない画像
Z₀とから成つている。

次に、本発明に係る雑音除去方法の基本原理を
説明する。

先ず、第３図に示すように、二値画像Ｚをマト
リツクス状、即ち水平方向及び垂直方向に整列し
た画素ｇ単位に細分し、上記二値画像Ｚ上におい
て画素ｇ単位毎に移動するウインドウＷを設定す
る。このウインドウＷは、例えば、第４図に示す
ように、注目画素Ｅとこれを囲繞する八つの周辺
画素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉとで構成さ
れている。

次いで、上記ウインドウＷを用いて注目画素Ｅ
が閉ループ画像Z₁上の画素である場合のパターン
を調べる。この場合において、説明を単純化する
ために、閉ループ画像Z₁が角部を備えているもの
については前記角部に対応した画素は閉ループ画
像Z₁上の画素でないものとして扱うことを前提と
する。先ず、上記閉ループ画像Z₁は連続的である
ことから、上記閉ループ画像Z₁はウインドウＷを
必ず横切ることになり、ウインドウＷ内の周辺画
素のうち少くとも二つは閉ループ画像Z₁上の画素
でなければならないといえる。そして上記前提条
件を加味すると、上記閉ループ画像Z₁上の二つの
周辺画素は相隣接しない位置関係になつていなけ
ればならないといえる。これらのことから、注目
画素Ｅが閉ループ画像Z₁上の画素であるために
は、注目画素Ｅが状態１である場合において少く
とも相隣接しない二つの周辺画素が状態１である
ことが必要になる。この条件に該当するものは16
通りあり、各場合をウインドウＷによつて表わし
たものが第５図に示されている。

この後、第５図に示すウインドウＷ内の基本パ
ターンが生じないパターンを調べ、数画素程度の
雑音やひげ状の雑音を除去するための雑音除去条
件として設定する。この場合、第一の雑音除去条
件としては、第４図及び第６図ａに示すように、
注目画素Ｅが状態１である場合において、少くと
もウインドウＷの相隣接する二辺に沿う周辺画素
が状態０であること、即ち、ウインドウＷの上l₁
及び左辺l₂に沿う周辺画素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｇが
状態０、ウインドウＷの左辺l₂および下辺l₃に沿
う周辺画素Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｈ，Ｉが状態０、ウイン
ドウＷの下辺l₃及び右辺l₄に沿う周辺画素Ｇ，Ｈ，
Ｉ，Ｆ，Ｃが状態０、ウインドウＷの右辺l₄及び
上辺l₁に沿う周辺画素Ｉ，Ｆ，Ｃ，Ｂ，Ａが状態
０のいずれかであることが挙げられる。第二の除
去条件としては、第４図及び第６図ｂに示すよう
に、注目画素が状態１である場合において、少く
ともウインドウＷの一辺に沿う周辺画素とこれに
隣接する周辺画素とが状態０であり且つ上記ウイ
ンドウＷの対向辺中央に位置する周辺画素が状態
１であること、例えば、ウインドウWa上辺l₁に
沿う周辺画素Ａ，Ｂ，Ｃ及びこれに隣接する周辺
画素Ｄ，Ｆが状態０であり且つウインドウＷの下
辺l₃中央に位置する周辺画素Ｈが状態１あること
等が挙げられる。尚、第６図ａ，ｂにおいて×印
を付した画素は状態１若しくは状態０のいずれで
もよいことを示している。

従つて、二値画像Ｚ上を移動するウインドウＷ
内のパターンが上記第一及び雑音除去条件のいず
れかに合致したとすれば、注目画素Ｅが状態１で
あるとしても、当該注目画素Ｅは閉ループ画像Z₁
上の画素ではなく、雑音として検出されることに
なり、この雑音は有効に除去されることになる。
具体的に第一の雑音除去条件の第６図ａの一番左
のウインドウパターンで、雑音として除去される
場合を第１０図に示す。ａは孤立点であるため、
雑音とみなせる。ｂ〜ｄは８連結（周囲の８画素
とのつながりを示す表現）中連続する７方向にお
いて０で端点であり、また、ｅ，ｆも８連結中連
続する６方向において０で端点であるため、いず
れも雑音とみなせる。

ｇは三つの画素が角部を形成しているような場
合で、角の頂点に位置する画素（図では中央に位
置する画素）は、残る２画素が８連結の条件でつ
ながつているため、当該画素を除去しても閉ルー
プは途切れることはないので、雑音とみなす。さ
らにｈは四つの画素がかたまりを形成しているよ
うな場合である。このような画素のかたまりは、
二値化の閾値を比較的低めに設定したときに一般
的に発生し、このような画素の条件の時、領域を
残した状態で雑音除去を終了すると、輪郭抽出や
形状認識などの処理に曖昧性を発生させ、正しい
認識を行うことができなくなる。また、このかた
まりが、閉ループの一部を形成していた場合で
も、注目画素（図では中央に位置する画素）を除
去してもループは途切れることはないので、当該
画素を雑音とみなす。尚、第６図ａのこの他のウ
インドウパターンはこれを単純に回転しただけで
あるので、同様に考えることができる。

また、第二の雑音除去条件第６図ｂの一番左の
ウインドウパターンで除去されるパターンを第１
１図に示す。ａは８連結中連続する７方向におい
て０で端点であり、また、ｂ，ｃは８連結中連続
する６方向において０で端点であるため、いずれ
も雑音とみなせる。さらにｄでは、下辺の三画素
がつながつているので、注目画素を削除しても閉
ループは途切れることはないので、雑音とみなせ
る。尚、第６図ｂのこの他のウインドウパターン
はこれを単純に回転しただけであるので、同様に
考えることができる。

以上のように、注目画素の周囲に連続した画素
が存在する場合には、８連結で第５図の条件の下
で、画一的に領域を残すことなく、輪郭以外の画
素を雑音としてみなして除去することができる。
例えば、第３図に示すように、四画素以下の画素
が固まつた雑音Ｎが存在する場合には、第一の雑
音除去条件で取り除かれ、閉ループ画像Z₁から延
びるひげ状の雑音N′が存在する場合には、第一
および第二の雑音除去条件で取り除かれることに
なる。

上述したような雑音除去方法を実施するための
回路の一例を以下に示す。

この雑音除去回路６は、例えば、第２図に示す
ように、二値画像抽出回路５からのデイジタル画
像データ信号のうち雑音除去処理に必要なデータ
信号を記憶格納し且つTVカメラ３の水平走査信
号に同期してデータ信号をシフトさせるデータシ
フト回路６ａと、このデータシフト回路６ａに記
憶格納したデータ信号に基づいて雑音除去処理の
ための演算を行うデータ処理回路６ｂとから成
る。

上記データシフト回路６ａは、第２図及び第７
図に示すように、TVカメラ３の撮影画像画面の
水平方向に並ぶ画素数、言い換えれば二値画像の
水平方向に並ぶ画素数をＮと仮定すれば、2N＋
３個の画素に対応した二値データを格納するもの
であつて、１ビツトレジスタRe₁乃至Re₉と、Ｎ
−３ビツトのデータを記憶格納するシフトレジス
タS₁，S₂とで構成されており、レジスタRe₁乃至
Re₉内に記憶格納されたデータが第４図のウイン
ドウＷで示す画素Ｉ乃至Ａに対応したものになつ
ている。即ち、第８図に示すように、TVカメラ
３の撮影画像画面を上方から下方に向けて水平走
査線h₁，h₂，h₃…で順次走査していくと、走査線
h₁，h₂による走査が終り、走査線h₃による初めの
三画素までの走査が終つた階段において、データ
シフト回路６ａには二値画像抽出回路５からの
2N＋３個の画素データが記憶格納されることに
なり、レジスタRe₁乃至Re₉には夫々画素g₃₃（撮
影画像画面上第３行第３列目に位置する画素、以
下同様である）、g₃₂，g₃₁，g₂₃…g₁₁に対応した二
値データが記憶格納され、各データがウインドウ
Ｗの画素Ｉ乃至Ａのデータとして用いられるので
ある。そして、走査線h₃による画素g₃₄の走査が
終ると、画素g₃₄に対応したデータが新たにレジ
スタRe₁に記憶格納されると共に、各レジスタ内
のデータが全体的にシフトすることになり、この
階段において、レジスタRe₁乃至Re₉は夫々画素
g₃₄，g₃₃，g₃₂，g₂₄…g₁₂に対応したデータが記憶
格納されることになり、ウインドウＷが一列右に
移動した状態になる。更に、走査線h₃による走査
が進むと、上記ウインドウＷは走査信号に同期し
て順次右方へシフトしていき、走査線h₄による走
査に移ると、上記ウインドウＷは一行下に下がつ
た後、左方から右方へと順次移動していく。この
ように、走査線による走査に伴つて上記ウインド
ウＷは順次移動していき、走査線ｍによる走査が
終了した階段において、上記ウインドウＷ撮影画
像の全範囲を画素単位で移動することになり、こ
れにより、二値画像上の雑音除去処理に必要なデ
ータはすべて読み込まれることになり、夫々のデ
ータは順次データ処理回路６ｂに送出される。

また、データ処理回路６ｂは、第一の雑音除去
条件若しくは第二の雑音除去条件を満足したとき
に注目画素Ｅのレベルを状態０として出力し、そ
れ以外のときには注目画素Ｅのレベルを状態１の
まま出力するものであり、データ処理回路６ｂか
らは雑音を除去した二値画像データが順次得られ
ることになる。そして、上記データ処理回路６ｂ
は、具体的には、以下の論理式(a)乃至(d)を満足す
るように構成されている。

E^₁＝｛(A∪B∪C∪D∪G)∩(A∪D∪G∪H∪I)∩(G∪H∪I
∪F∪C) ∩(A∪B∪C∪F∪I)｝∩Ｅ＝｛(A∪B∪C∪A∪D∪G)∩(
A∪D∪G∪G∪H∪I) ∩(G∪H∪I∪C∪F∪I)∩(A∪B∪C∪C∪F∪I)｝∩Ｅ ＝｛(X₁∪X₂)∩(X₂∪X₃)∩(X₃∪X₄)∩(X₄∪X₁)｝∩Ｅ
…(a) E^₂＝〔｛(A∪B∪C∪D∪F)∪｝∩｛(A∪D∪G∪B∪H)
∪｝∩｛(D∪F∪G∪H∪I) ∪｝∩｛(C∪F∪I∪B∪H)∪｝〕∩Ｅ＝〔｛(X₁∪
D∪F)∪｝∩(X₂∪B∪H) ∪｝｛(X₃∪D∪F)∪｝∩｛(X₄∪B∪H)∪｝〕∩
Ｅ…(b) E^＝E^₁∩E^₂ …(c) X₁＝Ａ∪Ｂ∪Ｃ，X₂＝Ａ∪Ｄ∪Ｇ，X₃＝Ｇ∪
Ｈ∪Ｉ，X₄＝Ｃ∪Ｆ∪Ｉ …(d) (a)乃至(d)式においてＡ乃至Ｉは画素Ａ乃至Ｉの
データを示し、，，，は画素Ｂ，Ｄ，
Ｆ，Ｈの反転データを示し、E^₁及びE^₂は夫々第
一の雑音除去条件及び第二の雑音除去条件を満足
するか否かを示す指標値、E^は注目レベルＥが雑
音であるか否かを示す指標値である。

この論理式は満足するデータ処理回路６ｂの具
体的構成を第９図に示す。第９図において、OR₁
乃至OR₁₄はオアゲート、AN₁乃至AN₃はアンド
ゲート、NT₁乃至NT₄はノツトゲートである。

尚、本発明に係る雑音除去方法を実施するため
の具体的手段については上記実施例で示したもの
に限定されるものではなく、適宜設定変更できる
ことは勿論である。

(7) 発明の効果 以上説明してきたように、本発明に係る二値画
像の雑音除去方法によれば、抽出対象となる画像
を状態１、それ以外の画像を状態０で表わした二
値画像をマトリツクス状に整列した画素単位に細
分し、任意の注目画素とこの注目画素を囲繞する
八つの周辺画素とでウインドウを構成し、上記注
目画素が状態１である場合において当該注目画素
が抽出対象となる画像上の画素でないとする条件
をウインドウ内の周辺画素の配置関係から適格に
割り出し、この条件を満たすときに上記注目画素
を雑音として検出しこれを状態０の画像に変更す
るようにしたので、二値画像上において生ずる数
画素程度の雑音や抽出対象図形よりのびるひげ状
の雑音等種々の雑音を確実に取除くことができ、
二値画像を正確なものにすることができる。特
に、本発明にあつては、抽出対象となる画像が閉
ループを構成する場合における雑音除去に極めて
有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はTVカメラで撮影する物体の状態を示
す説明図、第２図は二値画像を抽出するための基
本原理を示す説明図、第３図は二値画像抽出回路
から得られる閉ループ二値画像の状態を示す説明
図、第４図は雑音を除去するために用いられるウ
インドウを示す説明図、第５図は注目画素が閉ル
ープ画像上の画素である場合に得られるウインド
ウ内の基本パターンを示す説明図、第６図ａ，ｂ
は注目画素が閉ループ画像上の画素でない場合に
得られるウインドウ内の基本パターンを示す説明
図、第７図はデータシフト回路の具体例を示す回
路図、第８図はデータシフト回路の作動原理を示
す説明図、第９図はデータ処理回路の具体例を示
す回路図、第１０図及び第１１図は本願発明にお
いて除去される雑音を含む画素の配列の例を示す
図である。 Ｚ……二値画像、Z₁……閉ループ画像、Ｅ……
注目画素、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｈ，Ｉ……周辺
画素、Ｗ……ウインドウ、l₁，l₂，l₃，l₄……ウイ
ンドウの辺、６……雑音除去回路、６ａ……デー
タシフト回路、６ｂ……データ処理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 物体の粗輪郭を抽出した二値画像の粗輪郭以
   外の孤立点、ひげ状及び数画素に固まつた雑音を
   同時に除く二値画像の雑音除去方法であつて、抽
   出対象となる画像を状態１、それ以外の画像を状
   態０で表わした二値画像をマトリツクス状に整列
   した画素単位に細分し、任意の注目画素とこの注
   目画素を囲繞する八つの周辺画素とでウインドウ
   を構成し、上記注目画素が状態１である場合にお
   いて、少くともウインドウの相隣接する二辺に沿
   う周辺画素が状態０であること、及び少くともウ
   インドウの一辺に沿う周縁画素とこれに隣接する
   周縁画素とが状態０であり且つ上記ウインドウの
   対向辺中央に位置する周辺画素が状態１であるこ
   と、のいずれかの条件を満たすときに上記注目画
   素を雑音として検出してこれを状態０の画像に変
   更することにより雑音を除去することを特徴とす
   る二値画像の雑音除去方法。