JPS6084678A - 画像認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

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

従来例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値テイジタルデ一タ列を入力とし
、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っていない。また
上記具なる極性の閉領域間の包含関係を１回の水平走査
でめることができなかったため、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微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（斜線部）についてラベリングを行った
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った
。

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って
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
シ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
め、さらに各閉領域毎の特微量を同時にめ、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
の情報よシ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
を示すブロック図である。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る画像走査信号が入力される
。１１はこの画像走査信号を２値のディジタルデータ例
（以下、単にデータ例という）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ｒＯＪから「１」またはｒＩＪ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。１
３．１６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」）となってい
る同極性の場合ならば、重なり信号１７を出力する重な
シ検出部である。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　（＝４０４
　）と第ｉ走査線上の点ｃ（−［ｏＪ）は同極性のデー
タであるので重なりを検出し、重なシ信号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１走査線上の閉領域２のデータ列部は第（１
−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１走査線上の閉領域２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
と重なったが、前記１水乎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っているダイバー
ジェンスの状態を検出し、ダイバーフェンス検出信号２
２を出力するダイバージェンス検出部である。すなわち
、このダイバージェンス検出部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１走
査線上のデータ列部りと重なっているが、デ〜り列部人
はデータ列部りと重なる以前にデータ列部Ｂと重なって
いるときにダイバージェンスが生じている事を検出し、
ダイバージェンス検出信号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っ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っているコンバージェ
ンスの状態を検出し、コンバージェンス検出（ｉ号２３
を出カスルコンハージェンス検出部である。すなわち、
このコンバージェンス検出部２ｏ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と重なっているが、第１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（ｌ−１）走査線上のデータ列部Ｅと重
なっているときにコンバージェンスが生じた事を検出し
、コンバージェンス検出信号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。

２６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、また現水平走査線上のデータ
列部において、ダイバージェンス検出信号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、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ェンス検出信号も入力され
なかった場合、当該データ列部が重なった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ｒｌＪ、ｒｏＪ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１走査線上のデータ列部Ｂが第（ｉ−１）
走査線上のデータ列部Ａと重っておリ、かつ閉領域頂上
検出信号２１もダイバージェンス検出信号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ｉ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、カ
ラムの先頭フラッグも付与する。また第ｉ走査線上のデ
〜り列部りでダイバージェンスが検出され、カラム番号
を１増加してデータ列部りに付与し、カラムの先頭フラ
ッグを付与する。

また上記データ列部Ａ、Ｂ、Ｑ、］）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
ジェンス検出信号２２が入力された場合、各データ列部
の連結状態を表わすフラッグＤＦ、として、尚該データ
列部の１水平走査線前の重なるデータ列部のカラム番号
を当該データ列部のカラム番号に対応させて記憶し、さ
らに各データ列部の包含関係を表わすフラッグＤＦ２と
して当該データ列部のカラム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ェンス
フラッグ設定部である。すなわち、このダイノ（−ジエ
ンスフラッグ設定部２６は、例えば第６図において第１
走査線のデータ列部りでダイノ（−ジエンスが生じてい
るが、データ列部りのカラム番号に対応させて上記フラ
ッグＤＦ、にデータ列部Ａのカラム番号を記憶し、さら
にデータ列部りのカラム番号をデータ列部Ｃのカラム番
号に対応させて上記フラッグ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
ジェンス検出信号２３が入力された場合、各データ列部
の連結状態を表わすフラッグＣＦ、として尚該データ列
部のカラム番号を当該データ列部との重なりが新たに検
出されだ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、さらに各データ列部の包含関係を表わすフ
ラッグＣＦ２として、前記１走査線前のデータ列部のカ
ラム番号を前記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ェン
スフラッグ設定部である。

コンバージェンスフラッグ設定部２γは、例えば第７図
において第ｉ走査線のデータ列部Ｈでコンバージェンス
が生じているが、データ列部Ｇのカラム番号に対応させ
て上記フラッグＯＦ、にデータ列部Ｈのカラム番号を記
憶し、さらにデータ列部Ｇのカラム番号をデータ列部Ｆ
のカラム番号に対応させて上記フラッグ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２６でめられた現水走査線上のデータ列部の
カラム番号に従って、カラム番号の面積、モーメント、
境界長をめる特徴抽出部である。

２９はカラム番号設定部２５、ダイバージェンスフラッ
グ設定部２６、コンバージェンス７ラソグ設定部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、包含関係のレ
ベルを示すレベル番号ＬＦ、包含される閉領域番号を示
すマスター番号ＭＳ、包含する閉領域番号を示すスレー
ブ番号ＳＬ、コンバージェンスフラッグＯＦ、、ＯＦ２
、ダイバージェンスフラッグＤＦ、、ＤＦ２および面積
、第一次よ一メ。

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、エツジ番号に対応してカラムの先頭および
終了７ラソグ、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請求められた情報を
整理し、画像を認識するための認識部であり、マイクロ
コンピュータにより構成される。

認識部３０は前記ＣＦ＋　＋　Ｄ　Ｆｌ　、　ＣＦ２　
、　Ｄ　Ｆ２を用いる事により各カラムの閉領域番号お
よび閉領域が包含している閉領域の番号を指している前
記ＳＬ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ＭＳをめ、前記ＭＳ、ＳＬを用いる事により容
易に各閉領域間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だめのレベルフラッ
グＬＦをセントする。

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−閉領域番号毎にカラムの特徴量の和をめ、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って説明
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ｒＯＪＯ値をもってお沙、認識物体は１個
の穴をもっているものとする。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ジ表現するもの
とする。

いま第１１図において、第１走査線のデータ列部４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ｅ、極性の７ラノグにＯ、カラムの先頭フラッグに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を対応させ記憶する。

第２走査線のデータ列部ｍはデータ列部でと重なる。そ
こでデータ列部４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を対応源せ記憶する。次にデータ列部ｎは斜線部であ
シ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、極性のフラッグに１．カラムの先
頭フラッグに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。

次にデータ列部０はデータ列部ｅと重なるがデータ列部
ｌは既にデータ列部ｍと重なっており、ダイバージェン
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
ＤＦ、部にはデータ列部ｌのカラム番号１を対応させ、
データ列部ｎのカラム番号２のＤＦ２部にはデータ列部
００カラム番号３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と重なシ
、第１３図において、エツジ番号６にカラム番号として
１、エツジデー久としてｐを対応させ、まだこれは５番
目のエツジであり、６を第１４図の走査線番号に対応さ
せ記憶する。またデータ列部ｑはデータ列部ｎと重なシ
、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、カラムの先頭フラッグをセット
し、第１３図のエツジ番号７に対応させ記憶する。

またデータ列部Ｓはデータ列部ｎと重なるが、データ列
部ｎは既にデータ列部ｑと重なっており、ダイバージェ
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６、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ＤＦ、
部にはデータ列部ｎのカラム番号２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のカラム番号６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υ、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ェンスが生じている。そこで
第１２図において、データ列部Ｖのカラム番号２をデー
タ列部Ｓのカラム番号５のＣＦ、部に対応させ、データ
列部Ｓのカラム番号６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のカラム終了フラングを付与する。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にかうに番号として３を対応させ記憶する。

次に第５走査線のデ〜り列部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とも重なシ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Ｘのカラム番号１をデータ
列部Ｗのカラム番号３のＯＦ、に対応させ、データ列部
Ｗのカラム番号３をデータ列部Ｖのカラム番号２のＣＦ
２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ッグを付与する。

以上セントされた前記連結状態を表わすフラッグＯＦ、
　、ＤＦ、、包含関係を表わすフラッグＯＦ２゜ＤＦ２
を用いる事により前記ＯＦ、ＬＦ、ＭＳ。

ＳＬの各フラッグをセットする事ができる。

つまりカラムｌのＯＦ、又はＤＦ、の値がｊとするなら
ば、カラムｉとカラムｊは同一閉領域に属し、またカラ
ムｉのＯＦ２及びＤＦ２の両方の値がｋとするならばカ
ラムｉよシ構成される閉領域工はカラムにの属する閉領
域Ｋに包含され、前記ＯＦ。

ＬＦ、ＭＳ、ＳＬの各フラッグは第１６図のように々る
。つまり第１５図によりカラム１とカラム３およびカラ
ム２とカラム６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３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ケの穴開領域３
をもっている事がわかり、第１１図の構造は第１６図の
通シである事がわかる。

更に以上の処理において、同時に各データ列部ノ面積、
１次モーメント、２次モーメントおよび境界長をめてお
き、エツジデータのカラム番号と同じカラムのエリアに
だし込み、全データが終了後、同一閉領域番号の特微量
を加える事により各閉領域毎の特微量を割算することが
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ったが本発明で
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
係をめる事ができ、また各閉領斑が包含するまたは包含
される閉領域の特微量も容易にかつ高速にめる事ができ
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シ各エツジ
データがどの閉領域に属するかがわかシ、更に詳しい特
微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説明図、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
タ例を示す配列図、第３図は本発明における画像認識装
置の一実施例を示すブロック図、第４図は同実施例にお
ける重なり検出部の説明図、第５図は閉領域頂上検出部
の説明図、第６図はダイバージェンス検出部の説明図、
第７図はコンバージェンス検出部の説明図、第８図〜第
１０図はメモリ部をそれぞれ説明するための模式図、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
配列図、第１２図〜第１４図はメモリ部の内容を示す模
式図、第１６図は閉領域番号を付は直した後の特徴デー
タを示す配列図、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。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第４図 第６図 第８図 第９図 第１０図 １２図 第１３１メ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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値デイジタルテ〜り列を入力とし、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ェックし、重なシがない
   場合、データ列部の集合を表わすカラム番号を１増加し
   て当該水平走査線のデータ列部に付与する第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くとも一部が初めて重なった
   場合、１水平走査線前のデータ列部のカラム番号と同じ
   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ったが、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
   なっているダイバージェンスの場合、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
   部と１水平走査線前のデータ列部との連結状態を表わす
   フラッグＤＦ、として前記１水平走査線前のデータ列部
   のカラム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、さらに当該データ列部と当該データ列部の直
   前のデータ列部との包含関係を表わす７ラソグＤＦ２と
   して当該データ列部のカラム番号を当該データ列部の直
   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ったが、当該デ
   ータ列部が前記１水乎走査線前のデータ列部と重なるよ
   りも前に既に前記１水平走査線前の他のデータ列部と重
   なっているコンバージェンスの場合、現データ列部との
   重なりが新たに検出された前記１水平走査線前のデータ
   列部と現データ列部との連結状態を表わすフラッグＣＦ
   、として現データ列部のカラム番号を前記１水平走査線
   前のカラム番号に対応させて記憶し、さらに前記１水平
   走査線前のデータ列部と前記１水平走査線前のデータ列
   部の直前のデータ列部との包含関係を表わすフラッグＣ
   Ｆ２として前記１水平走査線前のデータ列部のカラム番
   号を前記１水平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力２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足し込む第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、前記各フラッグＯＦ、　。 ＤＦ、、ＣＦ２．ＤＦ２をもとに対象画像の閉領域の番
   号、各々の閉領域の包含関係および画像の構造。 前記構造の深さをめるとともに、前記第５の手段によシ
   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閉領域毎の特徴をめる第６の
   手段とを備える事を特徴とした画像認識装置。