JPS61128384A - 画像処理装置 - 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） 本発明は画像処理装置に関し、更に詳細には。

濃淡画像を対象物体の切出しのために領域分割すること
ができかつ高速な画像処理を行なうことのできる画像処
理装置に関する。

（従来の技術） 従来の画像処理装置を第７図に示す、１−１は濃度値を
１画素４ビツトで量−予信する画像久方装置、１−２は
久方画像を格納する画像メモリであ、　る、１−２に格
納された画像を（ＮＸＭ）画素を。

１要素（ここではＮ　＝　Ｍ　＝　１２）として各要素
゛に要素内の平均濃度値（１−３）を割当て１．大まか
な濃度情報だけからなる第１の抽象画像を画像メモリ１
　（１−４）に格納する０次に、（１−４）に格納され
た画像をもとに要素間の平均濃度の差を求める（１−５
）、ここでは、現要素の平均濃度をＤ　ＩＩＪ　ｅ　’
近傍の平均濃度値をＤ　Ｉ、ｊ−ｔ＊Ｄｌ−ｔ、ＩｙＤ
　ｌ、ｊ　ｈｌｅ　Ｄ　Ｉ＊ｚ＋１とした時（第８図参
照）、の値を適当な値（フルスケールの１７４即ち４Ｎ
２）で正規化したものか。

１＠ａＸ　　（Ｄ＋＊　Ｉ　−ＤＩ−Ｊ＊　Ｉ　−ｍ）
オ、ｍ＋−１，◆１ の値を適当な値（３″Ｎ”／２）で正規化し主要輪郭強
度の初期値を確Ｘｅ　Ｐ　＋ｒ　”　’として表ねし、
第２の抽象画像として画像メモリ２　（１−６）に格納
する。ただし１以上の値をとった時１とする。

第２の抽象画像をもとにして、主要輪郭要素を弛緩法を
用いて抽出する（１−７）。第２の抽象画像の各（ｉＩ
Ｊ）要素の値より、初期画像空間を Ｐ”）＝（Ｐ＋’ｉ’ｌ　１≦ｉ≦ｎ、１≦ｊ≦ｍ；ｉ
、ｊ整数）とし、次式による繰り返し演算を行なう。即
ち。

ｑＩＪ（ｋ）＝ｐ、、（ｋｌ　　（１−Δ、、（ｋｌ）
である、ここで物理量ΔＩ　Ｊ　（ｋｌは第２の画像の
各要素の連結性に関するもので、各画像要素の値ｐ　＋
　＋　＋　’　）は自身の輪郭強度Ｐ目（ｋ）と連結性
Δ目（ｋ）によって更新されることになる。

この繰返し演算の打ち切りは、値が０．９以上あるいは
０．１以下の要素の数が全要素数の０．９５以上に達し
たところで行なう６次に二値化して、あらためて画像メ
モリ２　（１−６）に格納する。第２の画像は、主要な
輪郭要素から構成される画像である。

次に第２の画像をもとに、領域分割を行なう（１−８）
。主要輪郭要素を８連結で空間的に統合し、外接長方形
で区分する。その代表点を画像テーブル（１−９）に格
納する。

画像テーブル（Ｌ−９）を参照して、各小領域のラベル
付けを行なう（１−１０）、ラベル付けは次のようにし
て行なう、各小領域内に相当する第１の画像、第２の画
像をもとに２つの物理量を計算する。即ち（１）主要輪
郭要素を境として両側の平均濃度の差より求めた。領域
内の変化値の平均値（ΔＤ）　；　（２）領域内を占め
る主要輪郭要素数の割合（ＤＮ）である。ΔＤ＃ＤＮ平
面でΔＤ≧０．７の時“写真”、ΔＤ＜０．７且つＤ　
Ｈ＜　０　、４の時“グラフ”、またΔＤ＜０．７且つ
ＤＨ＞０．４の時“文字”の各ラベルを付け、結果とし
て第９図に示す画像テーブル（１−９）を得る。　　　
　・ このような従来の技術では、９文字”と判定された領域
から文字列および各文字列の整理した記述がなされてい
ない欠点があった。

そこで本出願人はこのような欠点を解消するために特開
昭５９−４３４６８号（特願昭５７−１５３９９２号）
にて次のような処理を行なう画像処理装置を提案した。

すなわち、この画像処理装置は、さらに゛文字”と判定
された領域に直交変換を施し、大まかなピッチを算出し
、文字列を抽出する。そして抽出した文字列の大きさ、
位置類似ピッチの行数をもとに″タイトル”と″本文″
とに分類する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のごとき従来の技術では、入力濃淡
画像を写真領域、グラフ領域および文字領域の３種類に
分類し、さらに文字領域を″タイトル″と“本文″′と
に分類することはできるものの、写真領域の内部を分割
することや、白黒カメラからの濃淡画像を対象物体の切
出しのために領域分割することは不可能であった。更に
、従来技術では主要輪郭要素を弛緩法を用いて抽出して
いるので、繰返し演算で多大な時間を要し、処理速度が
遅いという欠点もあった。

本発明は従来の技術のこれらの欠点を除去するためにな
されたものであって、その目的は濃淡画像を対象物体の
切出しのために領域分割することが可能で、その画像処
理においてラスター走査を好適に用いることのできる高
速な画像処理装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記従来技術の問題点を解決するため、蓄積
手段と、平均濃度・分散計算手段と、分類手段と、連結
手段とから構成される。

蓄積手段は入力画像の各画素の濃度を電気信号に変換し
て蓄積する。平均濃度・分散計算手段は蓄積手段に蓄積
されている複数の画素から構成される要素の平均濃度を
計算するとともに要素内の複数の画素の濃度値の分散を
計算する。分類手段は平均濃度・分散計算手段で計算さ
れた分散の値の大小及び隣接する要素間の平均濃度の差
の大小により各要素を対象物体の領域である領域構成要
素と境界領域とに分類する。連結手段は分類手段により
領域構成要素に分類された要素を連結し、連結された領
域に固有の番号を割当てる。

（作用） 本発明によれば、以上のように画像処理装置を構成した
ので各技術手段は次のように作用する。

蓄積１手段は入力した原画像の濃淡情報を各画素毎に量
子化して格納する。平均濃度・分散計算手段は例えば入
力画像の（ＮＸＭ）画素を１要素として要素内の平均濃
度を計算し、また要素内の（ＮＸＭ）画素の濃度値の分
散を計算し、これらの計算結果を分類手段に出力する。

分類手段は、各要素の分散の大きさに基づいて各要素が
一様な濃度分布であるかを判定するとともに要素間の平
均濃度の差の大小に基づいて隣接する要素が連結性を有
するか否かを判定し、各要素を領域構成要素と境界要素
とに分類する。そして連結手段により領域構成要素と分
類された要素の連結がなされ、連結された領域に固有の
番号が割当てられ対象物体の切出しに供される。このよ
うにして入力濃淡画像゛を対象物体の切出しのために領
域分割することが可能となり前記従来技術の問題点を解
決することができる。

（実施例）。

第１図は本発明の実施例を示すブロック図である。同図
において、１２は画像入力装置、１３は画像メモリＡ、
１４は平均濃度・分散計算回路、１５は画像メモリ８．
１６は画像メモリＣ１１７は閾値回路。

１８は画像メモリＤ、１９は連結回路、２０は画像メ・
モＩＪ　Ｅである。

画像入力装置１２は第７図の従来の画像入力装置。

１−１と同様、入力濃淡画像の濃度値を１百ｓ４ビツト
で量子化する。画像メモリＡ　１３は第７図の従来の画
像メモリ１−２と同様、ｔＩｓ４図のごとく入力画像を
２次元的に格納する画像メモリである。平均濃度・分散
計算回路１４は画像メモリＡ　１３に格納された画像の
（ＮＸＭ）画素を１要素（ここではＮ＝Ｍ＝４）として
各要素間の（ＮＸＭ）画素の濃度値の平均と分散を計算
する。

平均濃度・分散計算回路１４の出力は画像メモリＢ　１
５及び画像メモリＣ１６に接続されており１画像メモリ
Ｂ　１５には平均濃度・分散計算回路１４で計算された
平均濃度が第４図に示す如く２次元的に格納され、一方
、画像メモリＣ１６には同回路１４で計算された分散が
同じく２次元的に格納される。

閾値回路１７は画像メモリＢ　１５と画像メモリＣ１６
・に格納された情報をそれぞれ例えば左上の要素からラ
スター走査で読み出す。そして読み出された現要素の分
散の値が予め設定された閾値θＶよりも小さく、現要素
の平均濃度と現要素のすぐ上隣りの要素の平均濃度との
差が予め設定された閾値θ。よりも小さく、かつ現要素
の平均濃度と現要素のすぐ左隣りの要素の平均濃度との
差が閾値θＯよりも小さい場合には“１″を画像メモリ
０１８の対応位置に書き込み、それ以外の場合には０″
を対応位置に書き込む。つまり、画像メモリＤ　　１８
で“１″とラベル付けされた要素は、濃度値の分布が一
様であり、対象物体の構成要素（以下、領域と称す）で
あり、−右画像メモリＤ　１８で“０”とラベル付けさ
れた要素は対象物体の境界近傍である。連結回路１９は
画像メモリＤ　１ａ上でｕ１〃とラベル付けされた要素
を４連結で統合し、統合された１つのブロックに固有の
番号（１以上）を割当て、画像メモリＥ　２０に、書き
込む、また１画像メモリＤ　１８上で０”とラベル付け
された要素に対しては番号Ｏを割当て。

画像メモリＥ　２Ｇに書き込む。

次に、平均濃度・分散計算回路１４の構成を詳細に説明
する。第２図は平均濃度・分散計算回路１４の構成例を
示すブロック図である。同図において、２１は平均濃度
・分散計算部、２２，２３はレジス・り、２４は加算器
、２５は除算器、２６は掛算器、２７は加算器、２８，
２９，３０，３１は掛算器、３２は加算器、３３は減算
器である。

各要素内の（ＮＸＭ）画素の平均濃度又は（１）式に従
って計算される。

Ｘ＝＝：土ΣＸｉｌ　（ｉ＝１〜Ｎ、　ｊ＝１〜Ｍ）　
＝（１）ＮＭ 但し、ＸＩＪは各画素の濃度値である。

平均濃度・分散計算回路１４の動作について説明すると
、平均濃度・分散制御部２１は、まずレジスタ２２およ
びレジスタ２３にクリア信号を供給し、これらのレジス
タの内容をクリアする０次に、平均濃度・分散制御部２
１は画像メモリＡ　１３にアドレスを供給して各画素の
濃度値を読み出し、加算器２４にてレジスタ２２の内容
と読み出された各画素の濃度値を加算しその結果をレジ
スタ２２に記憶する。

この動作をＮＸＭ回（ここではＮ＝Ｍ＝４）繰返すとレ
ジスタ２２は画像メモリＡ　１３の（ＮＸＭ）画素の濃
度値の加算結果を保持していることになる。したがって
平均濃度はレジスタ２２の内容を（Ｎ、ＸＭ）で除算器
２５を使って除算することによって得られる。

一方、分散σ”　（＝Ｖ）は（２）式で計算される。

但し、ＸＩＩは各画素の濃度値、ｉは平均濃度を表わす
。

σ２＝Σ（ＸＨ−）Ｅ）” （ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍ）・・・（２）（２）式を展
開すると（３）式を得る。

σ２；Σ（ｘ＋ｊ）”＋ＮＭ’ｉ”−２ｘΣ）ＣＩＪ（
ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍ）　　・・・（３）分散を計算
する場合、平均濃度・分散計算制御。

部２１は画素メモリＡ　１３から各画素の濃度値ＸＨを
読み出す毎に、掛算器２６で２乗計算ｘ　、　、　＊を
行なわせ、その計算結果を加算器２フにてレジスタ２３
の内容と加算させ、その和をレジスタ２３にセットする
。従ってレジスタ２３はレジスタ２２と同様にΣ（ｘ　
ｌｊ）”の結果を保持していることになる。（３）式の
第２項Ｎ　Ｍ　Ｍ　”は、除算器２５の出力（平均濃度
）ｉを掛算器２８で２乗し、その結果ｉ３とＮＭとを掛
算器２９で掛算することによって得られる。

（３）式の第３項２１ΣＸＢは、まず掛算器３０でＥＸ
ｘ目を計算し、次に掛算＠３１でその結果を２倍して得
られる。最後に、加算器３２は（３）式の第１項と第２
項を加算し、その結果から減算器３３は（３）式の第３
項を引算することによって１分散σ３が計算される。

平均濃度・分散計算制御部２１は画像メモリＡ　１３か
ら（ＮＸＭ）個の画素を読み出す毎に、（ＮＸＭ）画素
の平均濃度ｉを画像メモリＢ　１５に書き込み、（ＮＸ
Ｎ）画素の分散σ８を画像メモリＣ１６に書き込む。こ
の処理を画像メモリＡ　１３全面に施すことにより、（
ＰＸＱ）要素の平均濃度値と分散値とを得る。但し画像
メモリＡ　１３の大きさを（ＲＸＳ）画素とした時、Ｐ
　＝　Ｒ／Ｎ　。

Ｑ＝Ｓ／Ｍである。第４図はこのときの関係を説明する
ための図である。

次に閾値回路１７の構成を詳細に説明する。第３図は閾
値回路１７の構成例を示すブロック図である。

同図において、３４は閾値回路制御部、３５は比較器。

３６はシフトレジスタ、３７はレジスタ、３８は減算器
。

３９は絶対値回路、４０は比較器、４１は減算器、４２
は絶対値回路、４３は比較器、４４はシフトレジスタ。

４５はレジスタ、４６．４７はＡＮＤゲート、４８はＯ
Ｒゲート、４９はＡＮＤゲート、５０はＯＲゲート、５
Ｉは選択回路である。

閾値回路制御部３４は画像メモリＢ　１５と画像メモリ
Ｃ１６に二次元的に格納されている情報を例えば左上の
要素からラスター走査で同時に読み出し、各要素の読み
出し毎に以下に示す条件に従って画像メモリＤ　１ｇの
対応位置に“１”または“０”を書き込む、まず、画像
メモリＣ１６の出力（分散値Ｖは、あらかじめ設定され
た閾値θ９と比較器３５で比較される。比較＠３５は１
分散値Ｖが閾値θ、よりも大きい場合（要素内の濃度値
が一様でない状態、つまり対象物体の境界近傍と考えら
れる要素）は“１”を出力し、それ以外の場合（要素内
の濃度値が一様である状態、つまり領域と考えられる要
素）は“０”を出力する。

一方、画像メモリＢ　１５の出力（平均濃度Ｄ　＋、　
、；第８図参照；但しＤ　Ｉ、１は（１）で得られる量
と同一のものである）は、−行分（Ｑ要素）シフトレジ
スタ３６に記憶されるとともに、−要素分レジスタ３７
に記憶される。つまり、シフトレジスタ３６の中力は現
在画像メモリＣ１６から読み出されている要素のすぐ上
隣りの要素の平均濃度（ＤＩ−□、」；第８図）であり
、レジスタ３７の出力は現要素のすぐ左隣りの要素の平
均濃度（Ｄｌ、、−１；第８図）であるｓ　Ｄ　＋　ｌ
　ＪとＤｌ−１，Ｊとの差が減算回路３８で演算された
後、絶対値回路３９で絶対値化される。比較器４０は、
あらかじめ設定された閾値０口と絶対値回路３９の出力
とを比較し、絶対値回路３９の出力が閾値θ０よりも大
きい場合（平均濃度が大きく変化している要素、すなわ
ち対象物体の境界近傍と考えられる要素）は“１”を出
力し、それ以外の場合は０”を出力する。同様に、ＤＩ
、、とＤＩｌｌ−ｔとの差およびその絶対値がそ九ぞれ
減算回路４１と絶対値回路４２とで演算された後、比較
器４３で閾値θ０と比較される。比較器４３は絶対値回
路４２の出力が閾値θ０よりも大きい場合は′１”を、
それ以外の場合はＯｎを出力する。

ここで、シフトレジスタ４４は、閾値処理結果を一行分
（Ｑ要素）記憶している。レジスタ４５は閾値処理結果
を一要素分記憶している。つまり、シフトレジスタ４４
の出力は現要素のすぐ上隣りの要素の閾値処理結果（Ｔ
ｉ−１，Ｉ；第８図）であり。

レジスタ４５の出力は現要素のすぐ左隣りの要素の閾値
処理結果（ＴＩ、、−１；第５図）である、閾値処理結
果は“１”か“０”のいずれかであり、“１”は領域を
表わし、′０”は境界を表わしており。

本実施例の目的は領域を取出すことにある。比較器４０
の出力とシフトレジスタ４４の出力はＡＮＤゲート４６
に入力される。ＡＮＤゲート４６は２つの入力が共に“
１”である場合（すなわち、Ｔ　ｉ−ｔ、　１が“１”
でかつ、ｌＤ＋、Ｊ−Ｄｌ−ｔ、ｊｌ＞０口の場合）は
１”を出力し、それ以外の場合は０”を出力する。現要
素とすぐ左隣りの要素との関係゛も同様であり、比較器
４３の出力とレジスタ４５の出力がＡＮＤゲート４７に
入力され、ＡＮＤゲート４７は２つの入力が共に“１”
である場合は“１”を出力し、それ以外の場合は“０”
を出力する。ＯＲゲー・ト４８はＡＮＤゲート４６の出
力とＡＮＤゲート４７の出力を入力し、いずれかが“１
”である場合は“１”を出力し、それ以外の場合は“Ｏ
”を出力する。

ところが、ラスター走査において、第１行を処理してい
る時、すぐ上隣りの要素は、実際は存在せず、また第１
列を処理している時、すぐ左隣りの要素も存在しない、
閾値回路制御部３４は、第１行もしくは第１列を処理し
ている時は、平均濃度使用可信号を“０”にしておき、
それ以外の時は“１”にする、ＯＲゲート４８の出力は
この平均濃度使用可信号とＡＮＤゲート４９でＡＮＤ演
算され。

比較器３５の出力とＡＮＤゲート４９の出力はＯＲゲー
ト５０でＯＲ演算される。つまり、ＯＲゲート５０は、
分散値Ｖが閾値θＶよりも大きい場合あるいは隣接する
要素間の平均濃度の差が大きい場合（すなわち現要素が
境界と判定されようとしている場合）は′ｉ”を出力し
、それ以外の場合はＯ”を出力する。

ここで閾値処理結果は、′１”が領域を表わし、“０”
が境界を表わしている。したがって選択回路５１はＯＲ
ゲート５０の出力が′１けの場合は０″を出力し、ＯＲ
ゲート５０の出力が“０”の場合は１”を出力する。閾
値回路制御部３４は、閾値処理結果を画像メモリＤ　１
８に書き込ませる。

次に連結回路１９について説明する。

連結回路１９は第６図に示すようにマイクロプロセッサ
５２とＲＯＭ５３（リードオンリーメモリ）とＲＡＭ５
４（ランダムアクセスメモリ）とで構成される。マイク
ロプロセッサ５２のプログラムはＲＯＭ５３に書かれて
おり１画像メモリＤ　１８を読み出し４連結しているパ
１”のブロックに１以上の固有の番号を割当て１画像メ
モリＤ　１８上の“１”の位置に対応した画像メモリＥ
　２Ｇ上の位置に、その割当てられた番号を書き込む、
なお、４連結とは、第８図において、ＤＩ、ｊ要素と４
近傍（Ｄｌ−ｚ、Ｊ要素、Ｄｌｌ）−１要素、Ｄｌ、１
．ｊ要素、およびＤ　Ｉ、ｊや、要素）の一つの要素と
の関係で、ＤＩＩＪ要素と４近傍の一つの要素がともに
“１ｎであることを言い、このときこの２つの要素は４
連結し　　゛ていると言う、したがって４連結している
ブロックとは、′１”の集合で、その“１”の要素は４
近傍の関係で連結していることを言う。

４連結している“１”のブロックにつき、１個の固有の
番号を割当てるから、結局、画像メモリＥ　２０は０か
ら画像メモリＤ　１８上に存在する“１”のブロックの
個数の範囲の番号を保持している。

但し、０は画像メモリＤ　１８上の“０”に対応する。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば。

入力画像の複数の画素を１要素として要素内の平均濃度
を計算するとともに要素内の複数の画素の濃度値の分散
を計算しているので、各要素が対象物体の領域に属する
のか或いは境界に屓するのかを判定し、かつ隣接する要
素の連結性が判定できるようになり、従って濃淡画像を
対象物体の切出しのために領域分割することが可能とな
る。またラスター走査を用いることにより処理が高速で
行なえるようになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像処理装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図は平均濃度・分散計算回路のブロック図
、第３図は閾値回路のブロック図、第４図は画素と要素
との、対応の説明図、第５図は閾値処理結果の隣接する
要素の説明図、第６図は連結回路のブロック図、第７図
は従来の画像処理装置のブロック図、第８図は４近傍の
画素の平均濃度値の説明図、゛第９図は画像テーブルを
示す図である。 なお図において、 １２・・・画像入力装置、 １３・・・画像メモリＡ、 Ｉ４・・・平均濃度・分散計算回路、 １５・・・画像メモリＢ、 １６・・・画像メモリＣ１ １７・・・閾値回路、 １８・・・画像メモリＤ、 １９・・・連結回路。 ２０・・・画像メモリＥ。 ２１・・・平均濃度・分散計算制御部。 ２２．２３・・・レジスタ。 ２４．２フ、３２・・・加算器、 ２５・・・除算器、 ２６．２８．２９，３０．３１・・・掛算器、３３・・
・減算器。 ３４・・・閾値回路制御部、 ３５．４０，４３・・・比較器。 ３６．４４・・・シフトレジスタ、 ３７．４５・・・レジスタ。 ３８．４１・・・減算器。 ３９．４２・・・絶対値回路。 ４６．４７．４９・・・ＡＮＤゲート。 ４８．５０・・・ＯＲゲート、 ５１・・・選択回路、 ５２・・・マイクロプロセッサ。 ５３・・・ＲＯＭ、 ５４・・・ＲＡＭ、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原画像の各画素の濃度を電気信号に変換して蓄積する蓄
   積手段と、該蓄積手段に蓄積されている複数の画素から
   構成される要素の平均濃度及び濃度値の分散を計算する
   平均濃度・分散計算手段と、該計算手段により計算され
   た分散の値及び隣接する要素間の平均濃度の値の差に基
   づいて前記要素を領域構成要素と境界要素とに分類する
   分類手段と、該分類手段により領域構成要素に分類され
   た要素を連結し、連結された領域に固有の番号を割当て
   る連結手段とを有することを特徴とする画像処理装置。