JPH07239936A - 自動輪郭線抽出における雑音除去方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像自体に加工を施すことなく、また雑音の
形状に係わらずに各種の雑音を能率よく除去することの
できる自動輪郭線抽出における雑音除去方式を提供す
る。 【構成】 輪郭画素抽出処理手段１と、雑音解析処理手
段２と、画素変更処理手段３とを少なくとも有し、前記
輪郭画素抽出処理手段１により入力する二値画像データ
をスキャンしながら輪郭画素を抽出し、前記雑音解析処
理手段２により、抽出された輪郭画素から輪郭画素数の
算出と輪郭形状の解析を行って除去対象とする雑音画素
を解析し、前記画素変更処理手段３により、前記対象画
素を変更することにより、前記入力画像の雑音を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理における雑音
除去方式に係り、特に画像本来の画素に加工を施すこと
なく高画質の画像出力を得ることのできる自動輪郭線抽
出における雑音除去方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理、例えば画像をパターン認識す
る場合は、原稿をカメラ等の撮像装置で読み取り、読み
取った多値画像信号を二値画像信号すなわち二値データ
化し、この二値化データ（デジタル画像データ）に対し
て上記パターン認識のための種々の画像処理を施す。

【０００３】一般に、このようなデジタル的に表現され
た画像信号の中には、原稿の汚れや読み取り系で混入す
るノイズすなわち雑音が存在する。このような雑音は画
質の劣化を招くと共に、パターン認識処理等の後処理に
悪影響を与えるため、画像処理の初期段階で除去するこ
とが必要である。また、雑音を除去した多値画像信号を
二値画像信号に変換した場合でも雑音は存在する。一般
的には、二値画像信号に対して、収縮処理と膨張処理を
混合させて雑音を除去する方式が採られる。

【０００４】しかし、このような方式では処理後の二値
画像信号の劣化は避けられず、細かな画像は潰れてしま
い、場合によっては全く異なった画像となる。この原因
として、収縮処理・膨張処理した８近傍の連結を判断す
るには限界があり、元画像の画素の８画素近傍の連結と
は異なっていることにある。なお、この種の雑音除去に
関する従来技術を開示したものとしては、特開平２−２
５４５７５号公報、特開平３−１０２５７９号公報、特
開昭６４−２１５７９号公報を挙げることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−２５４
５７４号公報に開示の雑音除去方式は、二値画像信号を
構成する画素の連結数から雑音画素を判定する方法を採
用している。この方法は雑音の形状に依存して対象の画
像データを特定するものであって、除去される雑音の形
状に制限があるという問題がある。

【０００６】また、特開平３−１０２５７９号公報に開
示の画像信号の雑音除去方式では、雑音判別テーブルを
用いて抽出された輪郭情報が雑音か否かを判別するもの
であるが、輪郭追跡が重複されて実施されるものである
ため処理効率が悪く、実用面において、例えば６４０×
４８０程度の画像を処理した場合、抽出される輪郭線数
は膨大になり雑音判別テーブルに全ての情報を登録する
ためには、テーブルの容量が膨大なものとなってしま
い、実用的でないという欠点がある。

【０００７】さらに、特開昭６４−２１５８２号公報に
開示の画像の前処理方法では、３画素×３画素のマスク
（以下、３×３マスクと言う）サイズに納まる画素のみ
で雑音の判定を行うものであり、このマスク値を増やし
てマスクサイズを大きくした場合においても、マスクサ
イズに依存することは避けられず、実際の画像処理とし
ては不向きといえる。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消し、画像自体に加工を施すことなく、また雑音の形
状に係わらずに各種の雑音を能率よく除去することので
きる自動輪郭線抽出における雑音除去方式を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、二値画像データをスキャンしながら輪郭
画素を抽出し、輪郭画素数と輪郭形状からノイズを判断
してノイズの除去を行うようにしたものである。すなわ
ち、本発明は、図１に示したように、輪郭画素抽出処理
手段１と、雑音解析処理手段２と、画素変更処理手段３
とを少なくとも有し、前記輪郭画素抽出処理手段１によ
り入力する二値画像データをスキャンしながら輪郭画素
を抽出し、前記雑音解析処理手段２により、抽出された
輪郭画素から輪郭画素数の算出と輪郭形状の解析を行っ
て除去対象とする雑音画素を解析し、前記画素変更処理
手段３により、前記対象画素を変更することにより、前
記入力画像の雑音を除去することを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記輪郭画素抽出処理手段１は、前処理されて
入力する二値画像データをスキャンしながら輪郭画素を
抽出してその輪郭画素数と輪郭形状を算出する。前記雑
音解析処理手段２は、上記算出された輪郭画素数とその
輪郭形状から雑音を判断しながら対象とする雑音を解析
する。

【００１１】前記画素変更処理手段３は、前記輪郭画素
抽出処理手段１により抽出される抽出対象画素の塗りつ
ぶしを行う画素変更をすることにより、前記入力画像の
雑音を除去する。これにより、塗りつぶしされた画像中
に現れる穴の雑音も除去される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図２は本発明による自動輪郭抽出に
おける雑音除去方式の１実施例を説明するフローチヤー
トである。この雑音除去がスタートすると、まず、画像
追跡前処理（Ｓ−１）において、 ビデオカメラで取り込んだ多値画像であるＮＴＳＣ方
式の画像信号を二値画像データに変換する。

【００１３】変化された二値画像データを記憶すると
共にディスプレイ表示等に表示する。 雑音除去処理のためのパラメータを決定する。 除去対象となる雑音の大きさ（閾値）を決定する。 対象雑音のタイプ（穴，島）を決定する。

【００１４】雑音除去対象範囲を決定する。 前処理が終了すると、記憶された当該画像の追跡処理に
入り（Ｓ−２）、当該画素が輪郭構成画素であるか否か
を判断し（Ｓ−３）、輪郭画素である場合は輪郭線追跡
開始方向を決定し（Ｓ−４）、輪郭線追跡前処理を施す
（Ｓ−５）。輪郭線を構成する画素について、隣り合う
画素を追跡し（Ｓ−６）、輪郭構成画素の座標の登録と
輪郭構成画素数のカウント・アップおよび輪郭追跡済み
画素のマーキングを行う（Ｓ−７）。

【００１５】Ｓ−６およびＳ−７の処理を繰り返し（Ｓ
−８のＮ）、追跡が終了すると（Ｓ−８のＹ）、追跡し
て得た輪郭線構成画素を前記雑音の閾値と比較し、閾値
を越えた場合には雑音除去処理は施さず、輪郭形状の解
析に利用するベースラインと雑音スタート画素および雑
音エンド画素を求める輪郭線分長の解析を行う（Ｓ−
９）。

【００１６】雑音エンド画素が輪郭線分析で求まったタ
イミングで雑音を構成する画素を解析してこれを抽出す
る（Ｓ−１０）。抽出画素が雑音除去すべき画素である
場合（Ｓ−１１のＹ）は、輪郭線形状解析で抽出された
雑音成分（矩形）の画素を変更する（塗りつぶす）雑音
除去を実行する（Ｓ−１２）。

【００１７】輪郭線追跡処理の結果である画素マーキン
グ（画素変換フラグ）を記憶し雑音除去処理結果をディ
スプレイに表示する（Ｓ−１３）。以下、次の画像追跡
前処理に移り、上記した処理を実行する。図３は本発明
による自動輪郭抽出における雑音除去方式を適用するシ
ステムのブロック図であって、４は二値画像生成部、５
は二値画像記憶部、６は前処理部、６１はパラメータ設
定部、６２は範囲設定部、７は二値画像中間記憶部、８
はディスプレイ表示部、９は制御部である。なお、１０
は輪郭画素抽出処理部、１１は追跡方向処理部、１２は
輪郭線追跡処理部、２０は雑音解析処理部、２１は輪郭
線分解析部、２２は輪郭線形状解析部である。

【００１８】同図において、ビデオカメラでＮＴＳＣ信
号にて入力された多値画像データは、二値画像生成部４
で”０”と”１”の二値画像データに変換され、二値画
像記憶部５に保持される。二値画像には多種多様の雑音
が存在することから、１回の雑音除去操作で全ての雑音
を除去することは難しく、幾つかに分けて操作者の意図
する雑音除去を行う必要がある。

【００１９】このために、前処理部６にパラメータ設定
部６１から除去対象となる雑音の大きさ（閾値）と対象
雑音のタイプ（穴：埋め，島：削除）を設定し、範囲設
定部６２から雑音を除去する範囲を設定し、二値画像記
憶部５に保持されている二値画像データを二値画像中間
記憶部７に転写する。輪郭画素抽出処理部１０において
は、前処理部５から得られたパラメータと二値画像中間
記憶部７に転写された二値画像データから追跡方向処理
部１１が画像の左上から当該画像をサーチして境界画素
を捜査して行き、輪郭追跡開始位置を求める。また、雑
音のタイプから左回り／右回りの追跡方向を決定する。

【００２０】追跡方向処理部１１から得られた輪郭追跡
開始位置と追跡方向から、輪郭線追跡処理部１２では輪
郭線を構成する画素に関して隣り合う画素をサーチす
る。輪郭線追跡処理部１２は輪郭追跡開始位置に戻るま
で（すなわち、輪郭線を一周するまで）隣の画素を捜査
し続ける。輪郭線追跡処理部１２で捜査された輪郭線画
素は二値画中間記憶部７のフラグを”１”から”２”に
変更する。

【００２１】雑音解析処理部２０では、輪郭線追跡処理
部１２から得られた輪郭線画素とパラメータ設定部で設
定された閾値および雑音のタイプとから、その輪郭線分
解析部２１で輪郭線形状解析部２２で利用するベースラ
インと雑音エンド画素を求める。ベースラインは常に１
つが存在しており、ベースラインから外れた輪郭線画素
を雑音除去対象画素として着目する。輪郭線は連続して
いることから、ベースラインから外れ始めの画素（雑音
スタート画素）と、ベースラインへの戻り始めの画素
（雑音エンド画素）を求める。

【００２２】輪郭線形状解析部２２では、輪郭線分解析
部２１で得られたベースラインと雑音スタート画素およ
び雑音エンド画素と、パラメータ設定部６１で設定され
た閾値とから、雑音として除去すべきかどうかの判断を
行う。輪郭線は連続していることから、雑音スタート画
素と雑音エンド画素間の画素数をカウントすることで雑
音の大きさを判断することができる。

【００２３】閾値で指定した値以下の雑音の場合には、
除去対象となって輪郭線形状解析に進む。輪郭線形状解
析部２２では、雑音スタート画素から雑音エンド画素ま
での画素の内で最大／最小のＸ，Ｙ座標値を求める。最
大／最小のＸ，Ｙ座標値の矩形で囲まれた画素を雑音除
去対象画素と判断して、画素変換部３０で強制的に画素
変更を行う。

【００２４】この画素変更は、雑音タイプが島の場合に
は二値画像中間記憶部７のフラグを”２”から”３”に
変更し、雑音タイプが穴の場合には二値画像中間記憶部
７のフラグを”０”から”２”に変更する。輪郭線追跡
処理部１２と輪郭線分解析部２１および輪郭線形状解析
部２２によって、画像変換部３０は二値画像中間記憶部
７に格納されている入力二値画像データに対して、輪郭
線追跡処理済みフラグと雑音除去された結果の二値画像
を生成する。

【００２５】画像変換部３０で生成された雑音除去後の
二値画像をディスプレイ表示部８に表示する。なお、制
御部９は、雑音除去処理システムを構成する各々のブロ
ックを統括的にコントロールする。このように、本実施
例においては、雑音除去対象画像の左上から、画素をサ
ーチする。

【００２６】画素には輪郭追跡結果より”０”，”
１”，”２”，”３”と４種類のマーキングを施す。輪
郭線の判断は対象画素の８近傍画素から、輪郭線を構成
する画素の判断を行う。また、対象画素が輪郭線構成画
素と判明した場合でも、対象画素のマーキングが”
０”，”１”以外は既に輪郭線追跡処理を受けたと見な
し追跡処理は実施しない。

【００２７】輪郭線構成画素をサーチすると、その輪郭
線構成画素から隣り合う次の輪郭線構成画素をサーチす
る。この繰り返しで最初の輪郭線構成画素まで輪郭線構
成画素を求める。求まった画素は”２”（または”
３”）のマーキングを施すことで、以降の追跡処理の対
象から外す。輪郭線構成画素群の周長を求め、目的とす
る雑音のサイズ内に納まるかを判断する。また、輪郭線
構成画素群から輪郭線の形状を算出し、内側輪郭線や１
画像雑音などのイレギュラーに抽出された輪郭線である
かを判断する。

【００２８】輪郭線の周長と形状から除去すべき雑音と
判断した場合には、輪郭線構成画素群での最大／最小
Ｘ，Ｙ座標値を求める。最大／最小Ｘ，Ｙ座標で囲まれ
た全ての画素を、雑音除去対象として画素の変更を実施
する。これにより、高品質の画像を生成することができ
る。次に、上記した実施例における画素サーチ（画素追
跡）、画素マーキング、形状算出の具体例について説明
する。

【００２９】図４は二値画像のサーチ方法の説明図であ
って、（ａ）は入力画像データ、（ｂ）は境界点（ｙ
０）の８近傍画素、（ｃ）は境界点（ｙ１）の８近傍画
素を示す。同図（ａ）において、 先ず、入力画像の左上画素から「１」画素（境界点）
をサーチする。

【００３０】「１」画素が求まれば、これを追跡開始
点（追跡スタート画素）とし、追跡済みマークを入力画
素に付ける。 （ｂ）において、 （ａ）で求まった追跡開始点の画素（ｙ０）を中心と
した８近傍画素に着目し、 画素（ｙ０）の８近傍の画素（ｚ０）から反時計回り
に「１」画素を捜し、最初の「１」画素を輪郭線を構成
する境界点の画素（ｙ１）とする。

【００３１】この境界点画素（ｙ０）について、追跡
済みマークを入力画像に付ける。 （ｃ）において、 境界点画素（ｙ１）を中心とした８近傍画素に着目す
る。 境界点画素（ｙ１）の８近傍の画素（ｙ０）から反時
計回りに「１」画素を捜し、最初の「１」画素を（ｙ
２）とする。

【００３２】画素（ｙ２）について追跡済みマークを
入力画素に付ける。 以降、同様にして上記の処理を追跡開始点（ｙ０）に
戻るまで繰り返す。 このようにして、入力画像の輪郭線が求められる。図５
は画素マーキングにおけるフラグの説明図である。入力
画像データは”０”と”１”の画素から構成されてお
り、本実施例では、さらに”２”と”３”を設けて同図
に示した機能を持たせる。

【００３３】すなわち、フラグ”０”と”１”は輪郭線
処理未で入力画素変更せず、フラグ”２”は輪郭線処理
済みで入力画素を”１”画素に強制変更、フラグ”３”
は輪郭線処理済みで入力画素を”０”画素に強制変更す
る。以上の規則に基づいたマーキングの具体例を説明す
る。図６はフラグ”０”のマーキングの説明図である。

【００３４】同図において、入力時にフラグは”０”
と”１”だけである。フラグ”０”とは入力された二値
画素を変更せずに画素”０”として出力する。輪郭線追
跡処理は未処理。画素”０”とは表示しないことであ
る。図７はフラグ”１”のマーキングの説明図である。
同図において、入力時にフラグは”０”と”１”だけで
ある。フラグ”１”とは入力された二値画素を変更せず
に画素”１”として出力する。輪郭線追跡処理は未処
理。画素”１”とは表示することである。

【００３５】図８はフラグ”２”のマーキングの説明図
である。同図において、フラグ”２”は輪郭線追跡処理
済み、（ａ）の入力画像は境界画素が全てフラグ”２”
で処理後の画像は全て画素”１”として出力する。同図
（ｂ）においては、輪郭線画素はフラグは（ｂ−１）に
示したようにフラグ”１”で囲まれた中にフラグ”０”
の画素がある。この場合は、雑音除去「穴埋め」処理の
フラグ”２”がマークされ、雑音除去処理結果は（ｂ−
２）に示したように輪郭線内の画素は全て”１”とされ
る。

【００３６】図９はフラグ”３”のマーキングの説明図
である。同図において、（ａ）の入力画像の輪郭線画素
は全て”１”で輪郭線追跡処理済みである。同図（ｂ）
においては、フラグは”３”に示した画素は「島」であ
り、この場合は、雑音除去「島除去」処理が実行され、
雑音除去処理結果は（ｃ）に示したようになる。

【００３７】図１０は輪郭線形状解析における形状算出
の説明図である。輪郭線として算出された各画素に対し
て輪郭を構成する画素であるか、雑音であるのかを判断
する必要がある。形状算出とは、輪郭線を解析しながら
雑音を構成する画素を抽出する作業である。

【００３８】同図（ａ）は入力画像であり、（ｂ）に示
したように、輪郭線つい追跡中に画素が一定方向に一定
量連続して存在した場合に、その方向と位置を輪郭線の
ベースとする。このベースから外れた画素（画素群）を
雑音構成画素として着目する。この雑音構成画素におい
て、輪郭線での開始位置（Ｓ）と終了位置（Ｅ）を算出
する。

【００３９】（ｃ）は雑音画素のカウントを示し、上記
開始位置（Ｓ）から終了位置（Ｅ）までの構成画素をカ
ウントし（図では、１，２，３，４の４画素）、閾値で
指定した値以下を雑音除去対象画素とする。（ｄ）に示
したように、雑音構成画素の最大／最小Ｘ，Ｙ座標値を
求め、求めた最大／最小Ｘ，Ｙ座標値で構成される矩形
を雑音画素として強制的に画素変更する。こうして雑音
除去された結果の出力画像を（ｅ）に示す。

【００４０】上記した実施例によれば、画像データ自体
に加工を施すことなく、また雑音の形状に係わらずに各
種の雑音を能率よく除去することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の技術で得ることのできない、以下に示す改善が可
能になる。 （１）雑音成分のみを抽出し除去することで、画像本来
の画素には全く加工を要しないため、高速の画像処理が
可能で、処理された二値画像は、従来の手法で得ること
のできない、高品質の画像を生成することが可能にな
る。 （２）雑音の形状には関係なく除去可能になる。 （３）雑音認識レベル（閾値）を変更することで、操作
者の意図する雑音のみを簡単にすることができる。 （４）抽出すべき雑音の画素を変更することで、穴の雑
音も除去可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本構成のブロック図である。

【図２】 本発明による自動輪郭抽出における雑音除去
方式の１実施例を説明するフローチヤートである。

【図３】 本発明による自動輪郭抽出における雑音除去
方式の１実施例を適用するシステムのブロック図であ
る。

【図４】 二値画像のサーチ方法の説明図である。

【図５】 画素マーキングにおけるフラグの説明図であ
る。

【図６】 フラグ”０”のマーキングの説明図である。

【図７】 フラグ”１”のマーキングの説明図である。

【図８】 フラグ”２”のマーキングの説明図である。

【図９】 フラグ”３”のマーキングの説明図である。

【図１０】 輪郭線形状解析における形状算出の説明図
である。

【符号の説明】

１・・・・輪郭画素抽出処理手段、２・・・・雑音解析
処理手段、３・・・・画素変更処理手段、４・・・・二
値画像生成部、５・・・・二値画像記憶部、６・・・・
前処理部、６１・・・・パラメータ設定部、６２・・・
・範囲設定部、７・・・・二値画像中間記憶部、８・・
・・ディスプレイ表示部、９・・・・制御部、１０・・
・・輪郭画素抽出処理部、１１・・・・追跡方向処理
部、１２・・・・輪郭線追跡処理部、２０・・・・雑音
解析処理部、２１・・・・輪郭線分解析部、２２・・・
・輪郭線形状解析部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輪郭画素抽出処理手段と、雑音解析処理
   手段と、画素変更処理手段とを少なくとも有し、 前記輪郭画素抽出処理手段により入力する二値画像デー
   タをスキャンしながら輪郭画素を抽出し、 前記雑音解析処理手段により、抽出された輪郭画素から
   輪郭画素数の算出と輪郭形状の解析を行って除去対象と
   する雑音画素を解析し、 前記画素変更処理手段により、前記対象画素を変更する
   ことにより、前記入力画像の雑音を除去することを特徴
   とする自動輪郭線抽出における雑音除去方式。