JPH0896144A

JPH0896144A - エッジ画像抽出装置

Info

Publication number: JPH0896144A
Application number: JP6259348A
Authority: JP
Inventors: Takamaro Nakayama; 隆麿中山
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】構成を複雑にせずに、狭幅（例えば幅１画
素）のエッジ画素を雑音の影響なしに求めることのでき
るエッジ画像抽出装置を提供すること。【構成】原画像のデータを記憶する第１画像メモリ１
０と、第１画像メモリ１０からの画像データを一次微分
する一次微分器５０と、一次微分器５０の出力信号を一
次微分する一次微分器５２と、一次微分器５０の出力信
号の絶対値Ａが閾値Ｈより大きく、かつ一次微分器５２
の出力信号Ｂがゼロクロス点またはその近傍にある場合
にエッジと判断してエッジ画像データＣを出力する比較
判定器５６と、エッジ画像データＣを記憶する第２画像
メモリ１６とを具備し、エッジ処理に必要な手段を、構
成の簡単な一次微分器５０，５２と比較判定器５６で形
成し、しかも一次微分処理の長所（雑音の影響を排除）
と二次微分処理の長所（エッジ画素の狭幅化）の両方の
長所を併せ持つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多値画像（濃淡画像と
もいう）の原画像からエッジ画像を抽出するエッジ画像
抽出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエッジ画像抽出装置には、図５ま
たは図６に示すものが知られている。図５に示す従来例
は、第１の画像メモリ１０から読み出した原画像の画像
データを一次微分器１２で一次微分し、その出力信号を
比較器１４によって予め設定した閾値Ｈと比較し、一次
微分信号のうちの閾値Ｈを越えた信号に対応する画素を
エッジ画素と判断し、対応したエッジ画像データを第２
の画像メモリ１６に書き込むようにしていた。

【０００３】また、図６に示す従来例は、第１の画像メ
モリ１０から読み出した原画像の画像データを二次微分
器２０で二次微分し、その出力信号のうちのゼロクロス
点またはその近傍をゼロ交叉検出器２２で検出し、ゼロ
クロス点またはその近傍の画素をエッジ画素として判断
し、対応したエッジ画像データを第２の画像メモリ１６
に書き込むようにしていた。

【０００４】前述の図５に示した従来例では、図７の
（ａ）に示すような原画像の画像データＩ（ｘ）を一次
微分器１２で一次微分し、その出力信号ｄＩ（ｘ）／ｄ
ｘを同図の（ｂ）に示すように閾値Ｈと比較し、閾値Ｈ
を越えた信号に対応する画素をエッジ画素としていたの
で、閾値Ｈを低く設定すると求めたエッジ画素が広幅と
なって後に細線化処理が必要となり、狭幅のエッジ画素
を求めるために閾値Ｈを高く設定すると必要とするエッ
ジ画素を求めることができなくなるという問題点があっ
た。

【０００５】また、前述の図６に示した従来例では、原
画像の画像データを二次微分器２０で二次微分し、その
出力信号ｄ²Ｉ（ｘ）／ｄｘ²のうちの、図７の（ｃ）に
示すようなゼロクロス点またはその近傍をゼロ交叉検出
器２２で検出し、ゼロクロス点またはその近傍の画素を
エッジ画素とするようにしていたので、狭幅（例えば幅
１画素）のエッジ画素を求めることはできるが雑音（ノ
イズ）に弱いという問題点があった。

【０００６】上述のような問題点を解決するために、最
近、狭幅（例えば幅１画素）のエッジ画素を、雑音の影
響なしに求めようとする、図８（特公平５−３１７９１
号公報）や図９（特公平５−４４０６２号公報）に示す
ようなエッジ抽出技術が提案されている。

【０００７】すなわち、図８に示す従来例は、画像走査
手段２４によって第１画像メモリ１０の原画像を走査し
て注目画素とその周辺画素を含む部分画像を読み出し、
この部分画像に対して一方の積和手段２６が、図１０に
示す抑制野を持つマスクパターンにより積和演算し、そ
の出力画像に対してゼロ交叉検出手段２８でゼロクロス
点の画素を検出する。また、他方の積和手段３０〜３０
および最大値検出手段３２によって、この部分画像に対
する１次の空間微分の絶対値を求め、この絶対値が閾値
より大きいときに比較手段３４からエッジ領域信号を出
力する。そして、エッジ判定手段３６がゼロ交叉検出手
段２８の出力と比較手段３４の出力の論理積をとり、双
方とも存在するときのみエッジ信号を第２の画像メモリ
１６に出力するようにしたものである。

【０００８】また、図９に示す従来例は、Ａ／Ｄ変換部
４０でカメラ（例えばテレビカメラ）３８から入力した
画像信号の明暗度Ｉ（ｘ）を画素毎に数値化し、画像メ
モリ４２に記憶する。そして、コンボリューション部４
４とゼロ点検出部４６とからなるエッジ検出処理部４８
によって、画像情報Ｉ（ｘ）に所定の処理を施して画像
中のエッジを検出する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図８に示す従来例は、部分画像に対し図１０に示す抑
制野を持つマスクパターンにより積和計算を行う積和手
段２６と、この積和手段２６の出力画像に対しゼロクロ
ス点の画素を検出するゼロ交叉検出手段２８とが必須の
構成なので、構成が複雑になるという問題点があった。

【００１０】また、上述した図９に示す従来例は、エッ
ジ検出処理部４８の構成要素のコンボリューション部４
４が、２次元のガウス関数とこのガウス関数の分散の４
倍以上の分散を持つガウス関数との差からなる差関数を
その積分値が０となるように作成し、この差関数をマス
ク関数として入力画像信号Ｉ（ｘ）にコンボリューショ
ン（畳み込み積分）を施すものであるため、構成が複雑
になるという問題点があった。

【００１１】本発明は上述の問題点に鑑みなされたもの
で、構成を複雑にすることなく、狭幅（例えば幅１画
素）のエッジ画素を雑音（ノイズ）の影響なしに求める
ことのできるエッジ画像抽出装置を提供することを目的
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によるエ
ッジ画像抽出装置は、原画像の画像データを記憶する第
１の画像メモリと、この第１画像メモリから読み出した
画像データを一次微分する第１の一次微分手段と、この
第１の一次微分手段の出力信号を一次微分する第２の一
次微分手段と、前記第１の一次微分手段の出力信号の絶
対値が予め設定した閾値より大きく、かつ前記第２の一
次微分手段の出力信号がゼロクロス点またはその近傍に
ある場合にエッジと判断して対応したエッジ画像データ
を出力する比較判定手段と、この比較判定手段から出力
するエッジ画像データを記憶する第２の画像メモリとを
具備してなることを特徴とするものである。

【００１３】請求項２の発明によるエッジ画像抽出装置
は、請求項１の発明において、第１の一次微分器から第
２の一次微分器に出力する信号と、第１、第２の一次微
分器のそれぞれから比較判定手段に出力する信号とに、
それぞれに対応した重み付けをする重み付け手段を設け
てなるものである。

【００１４】

【作用】請求項１の発明によるエッジ画像抽出装置は、
第１の一次微分手段は第１画像メモリから読み出した画
像データを一次微分し、第２の一次微分手段は第１の一
次微分手段の出力信号を一次微分する（第１画像メモリ
から読み出した画像データに対しては二次微分とな
る）。ついで、比較判定手段は、第１の一次微分手段の
出力信号の絶対値が予め設定した閾値より大きく、かつ
第２の一次微分手段の出力信号がゼロクロス点またはそ
の近傍にある場合にのみエッジと判断して対応したエッ
ジ画像データを出力し、このエッジ画像データは第２画
像メモリに記憶される。

【００１５】請求項２の発明によるエッジ画像抽出装置
は、請求項１の発明において、重み付け手段が、第１の
一次微分手段から第２の一次微分手段に出力する信号に
一次微分処理に適するような対応した重み付けをし、第
１、第２の一次微分手段のそれぞれから比較判定手段に
出力する信号に比較判定処理に適するような対応した重
み付けをする。

【００１６】

【実施例】以下、本発明によるエッジ画像抽出装置の一
実施例を図１を用いて説明する。この図において図５お
よび図６と同一部分は同一符号とする。図１において、
１０は画像入力部などで取り込んだ原画像の画像データ
を記憶する第１の画像メモリを表し、１６は抽出したエ
ッジ画像を記憶する第２の画像メモリを表し、前記第
１、第２画像メモリ１０、１６は、例えばハード的には
同一の画像メモリで形成され、メモリの確保される領域
が異なるように形成されている。

【００１７】５０は第１の一次微分器で、この一次微分
器５０は、前記第１画像メモリ１０から読み出した画像
データを一次微分して出力するように構成されている。
この一次微分処理は、例えば、微分すべき注目画素とそ
の近傍の８画素の９画素を選び、図２に示すプレヴィッ
ト（Ｐｒｅｗｉｔｔ）のフィルタや図３に示すソーベル
（Ｓｏｂｅｌ）のフィルタを用いた空間フィルタリング
と呼ばれる積和演算処理によって行われる。図２と図３
の（ａ）、（ｂ）はｘ軸方向、ｙ軸方向についてのフィ
ルタを表し、水平方向のエッジを求めるときは（ａ）の
フィルタが用いられ、垂直方向のエッジを求めるときは
（ｂ）のフィルタが用いられ、水平、垂直両方向のエッ
ジを求めるときは（ａ）、（ｂ）両方のフィルタが用い
られる。

【００１８】前記第１の一次微分器５０の出力側には、
後述する第２の一次微分器５２の一次微分処理に適する
ような対応した重み係数を掛ける重加器５４が結合し、
この重加器５４の出力側には前記第２の一次微分器５２
が結合している。前記第２の一次微分器５２の一次微分
処理機能は前記第１の一次微分器５０のそれと同様に構
成されている。

【００１９】前記第１、第２の一次微分器５０、５２の
それぞれの出力側には、後述する比較判定器５６での比
較判定処理に適するような対応した重み係数を掛ける重
加器５８、６０が結合し、これらの重加器５８、６０の
出力側には、前記比較判定器５６が結合している。前記
比較判定器５６の出力側には前記第２画像メモリ１６が
結合している。

【００２０】前記比較判定器５６は、前記重加器５８か
ら出力する信号Ａ（第１の一次微分器５０の出力信号に
所定の係数を掛けた絶対値）が予め設定した閾値Ｈより
大きく、かつ前記重加器６０から出力する信号Ｂ（第２
の一次微分器５２の出力信号に所定の係数を掛けた信
号）がゼロクロス点またはその近傍にある場合にエッジ
と判断して対応したエッジ画像データＣを出力するよう
に構成されている。前記比較判定器５６は、例えば、比
較部、ゼロ交叉検出部および論理積回路部によって構成
されている。

【００２１】つぎに、図１の装置の作用を図２、図３お
よび図４を併用して説明する。（イ）まず、第１画像メモリ１０には、テレビカメラや
イメージスキャナ等の画像入力部で取り込んだ、図４の
（ａ）に示すような原画像（多値画像（濃淡画像ともい
う））の画像データが記憶されている。

【００２２】（ロ）ついで、第１の一次微分器５０は、
第１画像メモリ１０から読み出した画像データを一次微
分する。この一次微分処理は、微分すべき注目画素とそ
の近傍の８画素の９画素を選び、図２のプレヴィット
（Ｐｒｅｗｉｔｔ）や、図３のソーベル（Ｓｏｂｅｌ）
のフィルタを用いた空間フィルタリングと呼ばれる積和
演算処理によって行われる。

【００２３】（ハ）ついで、重加器５４は、第１の一次
微分器５０から出力した信号に、後段の第２の一次微分
器５２での一次微分処理に適するような対応した重み係
数を掛けて、第２の一次微分器５２に出力する。この第
２の一次微分器５２は第１の一次微分器５０と同様の一
次微分処理を行う。このため、第２の一次微分器５２
は、第１画像メモリ１０から読み出した画像データに対
しては二次微分処理を行うことになる。

【００２４】（ニ）ついで、重加器５８は、第１の一次
微分器５０から出力した信号に、後段の比較判定処理に
適するような対応した重み係数を掛けて絶対値とした信
号Ａを比較判定器５６の一方の入力側に出力する。ま
た、重加器６０は、第２の一次微分器５２から出力した
信号に、後段の比較判定処理に適するような対応した重
み係数を掛けた信号Ｂを比較判定器５６に出力する。

【００２５】（ホ）ついで、比較判定器５６は、重加器
５８から出力する信号Ａが予め設定した閾値Ｈより大き
く、かつ重加器６０から出力する信号Ｂがゼロクロス点
またはその近傍にある場合にエッジと判断して対応した
エッジ画像データＣを出力し、このエッジ画像データＣ
は第２画像メモリ１６に記憶される。

【００２６】上述の比較判定器５６は、例えば、比較
部、ゼロ交叉検出部および論理積回路部からなり、その
比較部によって出力信号Ａが予め設定した閾値Ｈより大
きいか否かを比較し、図４の（ｂ）において、閾値Ｈよ
り大きい部分（ｘ₁₁〜ｘ₁₂）、（ｘ₂₁〜ｘ₂₂）を「１」
とし、その他を「０」とする。また、そのゼロ交叉検出
部によって出力信号Ｂがゼロクロス点ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、
ｘ₄、ｘ₅、ｘ₆、…またはその近傍にあるか否かを検出
し、図４の（ｃ）において、出力信号Ｂがゼロクロス点
ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄、ｘ₅、ｘ₆、…またはその近傍にあ
るときを「１」とし、その他を「０」とする。

【００２７】さらに、上述の比較判定器５６は、その論
理積回路部によって比較部の比較出力とゼロ交叉検出部
の検出出力が共に「１」のときに「１」とし、その他を
「０」とする（アンド出力をとる）。すなわち、図４の
（ｄ）に示すように、出力信号Ａが閾値Ｈより大きく、
かつ出力信号Ｂがゼロクロス点またはその近傍にあるｘ
₁とｘ₂のときのみ比較判定器５６の出力信号Ｃが「１」
となり、出力信号Ｂがゼロクロス点またはその近傍にあ
るｘ₃、ｘ₄、ｘ₅、ｘ₆、…の部分では出力信号Ａが閾値
Ｈより大きくないので、比較判定器５６の出力Ｃも
「０」となる。

【００２８】前記実施例では、一次微分器の一次微分処
理は、プレヴィットやソーベルのフィルタを用いた空間
フィルタリングと呼ばれる積和演算処理によって行うよ
うにしたが、本発明はこれに限るものでなく、一次微分
処理は、周知の多くの手段のうちのどれでもよい。

【００２９】前記実施例では、比較判定手段を、出力信
号Ａが閾値Ｈより大きいか否かを比較する比較部と、出
力信号Ｂがゼロクロス点またはその近傍にあるか否かを
検出するゼロ交叉検出部と、比較部の比較出力とゼロ交
叉検出部の検出出力のアンド出力Ｃをとってエッジ画像
データとする論理積回路部とで形成するようにしたが、
本発明はこれに限るものでなく、第１の一次微分手段の
出力信号の絶対値が予め設定した閾値より大きく、かつ
前記第２の一次微分手段の出力信号がゼロクロス点また
はその近傍にある場合にエッジと判断して対応したエッ
ジ画像データを出力するものであればよい。

【００３０】前記実施例では、信号に重み係数を掛ける
重加器を設けて、第２の一次微分手段における一次微分
処理と、比較判定手段における比較判定処理とをより適
切に行うことができるようにしたが、本発明はこれに限
るものでなく、信号に重み係数を掛ける重加器を省略し
てもよい。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によるエッジ画像抽出装
置は、第１の一次微分手段で第１画像メモリから読み出
した画像データを一次微分し、第２の一次微分手段で第
１の一次微分手段の出力信号を一次微分し、比較判定手
段で、第１の一次微分手段の出力信号の絶対値が予め設
定した閾値より大きく、かつ第２の一次微分手段の出力
信号がゼロクロス点またはその近傍にある場合にのみエ
ッジと判断して対応したエッジ画像データを出力するよ
うに構成したので、エッジ処理に必要な手段を、構成の
簡単な一次微分手段と比較判定手段で形成することがで
きる。しかも、図５に示した一次微分によるエッジ処理
の従来例と、図６に示した二次微分によるエッジ処理の
従来例との両方の長所を併せ持つことができるので、狭
幅（例えば幅１画素）のエッジ画素を、雑音（ノイズ）
の影響なしに求めることができる。

【００３２】請求項２の発明によるエッジ画像抽出装置
は、請求項１の発明において、重み付け手段が、第１の
一次微分手段から第２の一次微分手段に出力する信号に
一次微分処理に適するような対応した重み付けをし、第
１、第２の一次微分手段のそれぞれから比較判定手段に
出力する信号に比較判定処理に適するような対応した重
み付けをするようにしたので、請求項１の発明の効果を
有するとともに、第２の一次微分手段における一次微分
処理と、比較判定手段における比較判定処理とをより適
切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエッジ画像抽出装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】図１の一次微分器５０、５２による一次微分処
理に用いられるフィルタの一例であるプレヴィットのフ
ィルタを示すもので、（ａ）はｘ軸方向のフィルタ、
（ｂ）はｙ軸方向のフィルタを説明する説明図である。

【図３】図１の一次微分器５０、５２による一次微分処
理に用いられるフィルタの一例であるソーベルのフィル
タを示すもので、（ａ）はｘ軸方向のフィルタ、（ｂ）
はｙ軸方向のフィルタを説明する説明図である。

【図４】図１の作用を説明するもので、（ａ）は第１画
像メモリ１０に記憶された原画像の画像データの説明
図、（ｂ）は重加器５８の出力信号Ａ（一次微分出力）
の説明図（図中Ｈは閾値を表す）、（ｃ）は重加器６０
の出力信号Ｂ（二次微分出力）の説明図（図中ｘ₁、
ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄、ｘ₅、ｘ₆、…はゼロクロス点を表
す）、（ｄ）は比較判定器５６の出力Ｃ（エッジ画像信
号）の説明図である。

【図５】第１の従来例におけるエッジ画像抽出装置の概
略構成図である。

【図６】第２の従来例におけるエッジ画像抽出装置の概
略構成図である。

【図７】図５、図６の作用を説明するもので、（ａ）は
第１画像メモリ１０に記憶された原画像の画像データの
説明図、（ｂ）は図５の一次微分器１２の出力（一次微
分出力）の説明図（図中Ｈは閾値を表す）、（ｃ）は図
６の二次微分器２０の出力（二次微分出力）の説明図で
ある。

【図８】第３の従来例におけるエッジ画像抽出装置の概
略構成図である。

【図９】第４の従来例におけるエッジ画像抽出装置の概
略構成図である。

【図１０】図８のゼロ交叉検出手段２８で用いられる抑
制野を持つマスクパターンの説明図である。

【符号の説明】

１０…第１画像メモリ、１６…第２画像メモリ、５０
…第１の一次微分器５２…第２の一次微分器、５４、
５８、６０…重加器（重み付け手段）、５６…比較判定
器、Ａ…原画像についての一次微分出力、Ｂ…原画像
についての二次微分出力、Ｃ…エッジ画像出力、Ｈ…
閾値、ｘ₁〜ｘ₆…ゼロクロス点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像の画像データを記憶する第１の画像
メモリと、この第１画像メモリから読み出した画像デー
タを一次微分する第１の一次微分手段と、この第１の一
次微分手段の出力信号を一次微分する第２の一次微分手
段と、前記第１の一次微分手段の出力信号の絶対値が予
め設定した閾値より大きく、かつ前記第２の一次微分手
段の出力信号がゼロクロス点またはその近傍にある場合
にエッジと判断して対応したエッジ画像データを出力す
る比較判定手段と、この比較判定手段から出力するエッ
ジ画像データを記憶する第２の画像メモリとを具備して
なることを特徴とするエッジ画像抽出装置。
【請求項２】第１の一次微分手段から第２の一次微分手
段に出力する信号と、第１、第２の一次微分手段のそれ
ぞれから比較判定手段に出力する信号とに、それぞれに
対応した重み付けをする重み付け手段を設けてなる請求
項１記載のエッジ画像抽出装置。