JPH0812695B2 - 領域抽出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 領域抽出装置であって、画像情報信号によって表され
る画像中の対象物が占める領域を抽出する場合、エッジ
検出手段によって該対象物の輪郭の候補点を抽出して符
号を付し、背景塗り潰し手段で背景領域にも候補点と同
一の符号を与え、当該符号が付された領域内の偽輪郭の
周辺画素を収縮することにより、対象物自体で濃淡変化
状態がある場合であっても、当該対象物が占める領域を
安定に抽出することができる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、領域抽出装置に関し、特に、濃淡により濃
度が変化している画像情報信号における対象物が占める
領域を抽出するようにした領域抽出装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来から、テレビジョンカメラ等によって得られる画
像信号において、例えば、観測している対象物が占める
領域を抽出する技術が汎用されている。

例えば、ベルトコンベア上での搬送物体をその種類に
よって区分けする自動装置等にあっては、上述したよう
な技術が必須となっている。そこでは、テレビジョンカ
メラからの画像信号に基づいて所望の処理を施してい
る。

ただ、最新は観測する対象物体が多岐にわたるため、
多種多様な対象物を区別して認識する必要がある。例え
ば、本の表紙のような物体表面に模様がある場合であっ
ても、その本を対象物として画像信号において抽出でき
るようにした簡単な装置構成が望まれている。

かような装置構成の領域抽出方式としては、第４図に
示すようなものがあった。図において、テレビジョンカ
メラ（図示せず）での撮像に基づく画像情報信号411
は、入力部413によって変換信号415に画像情報変換され
る。ここでは、例えば、（512×512）画素のデイジタル
画像としている。１画素は、８ビットとする。

しきい値設定部421からはしきい値信号423が二値化部
431に供給されている。この二値化部431では、変換信号
415によって表される各画素に対して、その画素値がし
きい値信号423でのしきい値を上回るか否かを判別す
る。上回ればその画素値を“1"とし、下回ればその画素
値を“0"として、二値化信号433を発生する。

このような構成において、一様な色，明るさを有する
背景に置かれた対象物（図示せず）をテレビジョンカメ
ラで撮像して、画像情報信号411として入力しているも
のとする。その対象物も一様な色，明るさを有してお
り、且つ、背景とは異なっていれば、しきい値信号423
のしきい値を基準として、二値化部431での二値化変換
画像処理によって対象物を区別することができる。つま
り、対象と背景との画像濃度の相違により、どの濃度の
部分が対象領域に属するかが判断できるので、一般に広
く利用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来方式にあっては、背景と
対象との画像濃度の相違に基づいているので、対象物の
表面の色，明るさが一様でない場合には、正確な領域判
断ができない。

例えば、対象物の表面に模様があって、色，明るさが
変化していれば、一部の画素での画像濃度が背景の濃度
より低くなる場合がある。但し、対象物全体の濃度が、
背景の濃度よりも高いものとすると、濃度が低くなって
いる対象物での画素についても、二値化部431にて背景
の画素として判断されてしまい、対象領域が正確に抽出
できないといった問題点があった。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもの
であり、対象物表面に、画像濃度を変化させるような模
様等があっても、当該対象物に基づく画像の領域を正確
に抽出できるようにした領域抽出装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は、本発明の領域抽出装置の原理ブロック図で
ある。

図において、エッジ検出手段120は、各画素が多値で
表される多値ディジタル入力画像信号の各エッジ検出対
象画素における画像濃度勾配が基準値を超えるとき当該
画素に第１の値を、前記各エッジ検出対象画素における
画像濃度勾配が基準値以下であるとき当該画素に第２の
値をそれぞれ割り当てて前記多値ディジタル入力画像信
号を２値画像にして出力する。

背景塗り潰し手段130は、前記エッジ検出手段120から
出力された２値画像の前記第２の値を有する画素のうち
の前記多値ディジタル入力画像信号に含まれる背景の画
素として固定して選定可能な画素に連結する第２の値を
有する画素の画素値を前記第１の値に置換した２値画像
を出力する。

背景領域収縮手段150は、前記背景塗り潰し手段130か
ら出力された２値画像のうちの前記第２の値を有する画
素に隣接する第１の値を有する画素の画素値を前記第２
の値に置換した２値画像を出力する。

そして、前記背景領域収縮手段150から出力された２
値画像内の前記第２の値を有する画素から成る画像領域
を抽出するようにして、本発明は構成される。

〔作 用〕

画像情報出力111での対象の輪郭を成す候補点をエッ
ジ検出手段120によつて抽出して、該対象の輪郭の候補
点に符号（第１の値）を付す。

そして、背景塗り潰し手段130によつて背景の画素に
連結する領域内の各画素を第１の値で塗り潰す。

そして、背景塗り潰し手段130から出力された２値画
像内の第２の値を有する画素に隣接する第１の値を有す
る画素の画素値を背景領域収縮手段150によつて第２の
値に置換して抽出対象の画像領域内に抽出されることが
ある偽輪郭を消去する。

本発明にあつては、抽出した輪郭候補点に基づく背景
の塗り潰しを行い、偽輪郭の収縮処理（偽輪郭の消去処
理）を行うようにしているので、抽出対象の画素領域内
に背景と混同する濃淡部分があるような濃度変化状態が
あっても、その濃度部分に輪郭を生じさせることなく当
該抽出対象の画像領域を正確に抽出することができる。

背景塗り潰し手段130によって、背景、対象物の輪
郭、および対象物内部の疑似輪郭に、例えば画素値“1"
が割り当てられる。そして、塗り潰し処理後に、画素値
が“1"である領域を背景領域収縮手段150により収縮さ
せることによって、対象物の輪郭と対象物内部の疑似輪
郭が消去され背景だけが残り、背景以外の領域が対象物
の領域として抽出される。もし背景塗り潰し手段130が
ないとすると、収縮処理によって全てが背景であると認
識されてしまうので、背景塗り潰し処理と背景領域収縮
処理との２つの処理が一体となって意味のある処理を行
うことが可能になる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。

第２図は、本発明の一実施例における領域抽出装置の
構成を示す。

Ｉ、実施例と第１図との対応関係 ここで、本発明の実施例と第１図との対応関係を述べ
ておく。

画像情報信号111は、画像情報信号411に相当する。

エッジ検出手段120は、入力部413,X方向微分部211,Y
方向微分部213,演算部231,しきい値設定部421および二
値化部431に相当する。

変換信号113は、二値化信号241に相当する。

背景塗り潰し手段130は、細線化部253,輪郭点連結部2
55,背景塗り潰し257および画像メモリ251に相当する。

背景領域収縮手段150は、背景領域収縮部259および画
像メモリ251に相当する。

塗り潰し済み信号121は、画像メモリ251と背景領域収
縮部259との間で授受される信号に相当する。

領域抽出出力信号141は、背景領域収縮部259から画像
メモリ251に与えれる信号に相当する。

II、実施例の構成および動作 以上のような対応関係があるものとして、以下本発明
の実施例について説明する。

第２図において、第４図と同一符号は同一回路部を示
すものであり、ここではそれらの詳細は省略する。

テレビジョンカメラからの画像情報信号411における
画像情報は、入力部413によって、512×512×８ビット
のデイジタル画像に変換される。その変換信号415は、
Ｘ方向微分部211およびＹ方向微分部213に共通に供給さ
れる。

Ｘ方向微分部211およびＹ方向微分部213は、第３図
（Ａ）および（Ｂ）に示すような形状を持つ空間フィル
タであり、入力画像のＸ方向およびＹ方向の微分値を検
出する。Ｘ方向微分部211によって変換信号415を微分し
て得たＸ方向微分信号221および変換信号415をＹ方向微
分部213で微分して得たＹ方向微分信号223は共に演算部
231に供給される。

演算部231は、Ｘ方向微分信号221によるＸ方向の微分
値とＹ方向微分信号223によるＹ方向の微分値との二乗
和の平方根をとって、その演算信号233を二値化部431に
供給する。

しきい値設定部421からは、予め設定されたしきい値
を表すしきい値信号423が、二値化部431に供給されてい
る。このしきい値は、微分値に対する基準値となるもの
である。

二値化部431は、デイジタル的な大きさを表す演算信
号233を、しきい値信号423のしきい値によって二値化す
る。つまり、演算信号233の値がしきい値よりも大きけ
れば“1"を、しきい値よりも小さければ“0"をそれぞれ
出力する。このようにして得られた二値化信号241での
各画素の二値化情報は、画像メモリ251において、画素
毎に対応する番地に格納される。

対象物の輪郭では微分値が大きな値を取るので、二値
化信号241により画像メモリ251に格納された各画素のう
ち、対象物に基づく「輪郭の候補点」の画素には、“1"
が割り当てられる。また、対象物の内部に模様がある場
合には内部の濃淡変化が急激に変化する画素「偽輪郭」
においても微分値が大きな値を持つので、“1"が割り当
てられ、「輪郭の候補点」と「偽輪郭」以外の画素に
は、“0"が割り当てられた形で、画像メモリ251に格納
されたことになる。

このようにして、画像メモリ251に格納された“0"お
よび“1"の各画素情報を、細線化部253は全画素につい
て読み出し、“1"である画素による領域を細線化した
後、その結果を画像メモリ251に再格納する。

輪郭点連結部255は、画像メモリ251に格納されている
情報のうち、“1"の画素に隣接する画素についても“1"
とする。このような変更処理を、細線化部253によって
細線化結果の輪郭線に基づいて所定回数繰り返す。ま
た、“0"である画素に隣接する画素を“0"とする変更処
理を同じ回数だけ繰り返す。これによって、輪郭線での
途切れが連結される。その結果を、画像メモリ251に再
び格納する。

連結された輪郭線を基にして、背景塗り潰し部257
は、画像メモリ251の画素“0"のうち画像の左上の隅の
画素に連結する画素を“1"に置換する。この左上の隅の
画素が、特許請求の範囲にいう「背景の画素として固定
して選定可能な画素」に相当し、従って特許請求の範囲
に述べる「固定して」とは、画像の領域抽出において、
常に背景の画素として用い得ることを意味する。そし
て、前記「左上の隅の画素に連結する画素」の「連結す
る」とは、左上の隅の画素から出発して“0"の画素が順
次隣り合って前記連結する画素まで続いていることをい
う。

前述のような置換をした後に、置換後の画像を画像メ
モリ251に再格納する。これによって、背景の塗り潰し
が完了する。この背景の塗り潰しによって、背景、対象
物の輪郭、および対象物内部の疑似輪郭を抽出すること
ができる。

更に、背景領域収縮部259によって、画像メモリ251に
格納されている情報“0"の画素に隣接する画素を“0"に
置換する。この処理によって、前記「輪郭の候補点」の
みならず、対象物内部の「偽エッジ」に対応する画素が
“0"に置換され、真に背景である画素だけが“1"を持
ち、対象物の輪郭および内部のすべての点「偽エッジを
含む）が“0"を持つことになる。しかる後に、画像メモ
リ251に再格納する。

このようにして、画像メモリ251には、輪郭線で区分
けされた対象物による領域を表す情報状態が得られる。

III、発明の変形態様 なお、上述した本発明の実施例にあっては、テレビジ
ョンカメラでの撮像による画像情報の処理について述べ
たが、これに限られることはなく、いかなる画像信号で
あっもよい。

また、「Ｉ、実施例と第１図との対応関係」におい
て、第１図と本発明の実施例との対応関係を説明した
が、これに限られることはなく、各種の変形態様がある
こと勿論である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、簡単な装置構成に
よって、輪郭内で画像濃度が変化しているような対象の
輪郭領域を、被処理画像信号から正確に抽出することが
できるので、実用的には極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の領域抽出装置の構成を示す原理ブロ
ック図、 第２図は、本発明の一実施例における領域抽出装置の構
成ブロック図、 第３図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の実施例にて用いる
微分部のフィルタの説明図、 第４図は従来例の構成図である。 図において、 111は画像情報信号、 113は変換信号、 120はエッジ検出手段、 121は塗り潰し済み信号、 130は背景塗り潰し手段、 141は領域抽出出力信号、 150は背景領域収縮手段、 211,213は微分部、 221,223は微分信号、 231は演算部、 233は演算信号、 241は二値化信号、 251は画像メモリ、 253は細線化部、 255は輪郭点連結部、 257は背景塗り潰し部、 259は背景領域収縮部、 411は画像情報信号、 413は入力部、 415は変換信号、 421はしきい値設定部、 423はしきい値信号、 431は二値化部、 433は二値化信号である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各画素が多値で表される多値ディジタル入
   力画像信号の各エッジ検出対象画素における画像濃度勾
   配が基準値を超えるとき当該画素に第１の値を、前記各
   エッジ検出対象画素における画像濃度勾配が基準値以下
   であるとき当該画素に第２の値をそれぞれ割り当てて前
   記多値ディジタル入力画像信号を２値画像にして出力す
   るエッジ検出手段と、 該エッジ検出手段から出力された２値画像の前記第２の
   値を有する画素のうちの前記多値ディジタル入力画像信
   号に含まれる背景の画素として固定して選定可能な画素
   に連結する第２の値を有する画素の画素値を前記第１の
   値に置換した２値画像を出力する背景塗り潰し手段と、 該背景塗り潰し手段から出力された２値画像のうちの前
   記第２の値を有する画素に隣接する第１の値を有する画
   素の画素値を前記第２の値に置換した２値画像を出力す
   る背景領域収縮手段と、 を具え、該背景領域収縮手段から出力された２値画像内
   の前記第２の値を有する画素から成る画像領域を抽出す
   るように構成したことを特徴とする領域抽出装置。